La cefalea es uno de los diagnósticos por los que con mayor frecuencia se solicitan imágenes diagnósticas del encéfalo. Hasta el momento, los pocos análisis de costo efectividad acerca de cuál es mejor estudio inicial (una tomografía o una resonancia) se basan en pacientes de consulta externa y además no se encuentran estudios locales en Colombia. Se incluyeron pacientes con cefalea no traumática que consultaron entre agosto y noviembre de 2019 y se analizó el número y tipo de exámenes que fueron realizados hasta llegar a un diagnóstico de precisión, así como, el costo de estos estudios. Se encontró que, en los pacientes con cefalea no traumática, que inician su estudio por tomografía computarizada, se logra el diagnóstico de precisión en el 59% de los casos con esta sola imagen; el porcentaje restante, requiere estudios adicionales. Con la resonancia magnética, por otra parte, se realiza el diagnóstico con una sola imagen en el 90% de los casos. La diferencia en el costo promedio de estos exámenes es menor de $378.000.00 COP. Según los análisis probabilísticos con mil iteraciones la resonancia magnética como imagen inicial es la opción más costo-efectiva en el estudio de la cefalea no traumática, en todos los escenarios en los que la disponibilidad a pagar desde la perspectiva del tercer pagador sea igual o mayor a $250.000.00 COP. El escenario en el que se realizó el estudio es un hospital de cuarto nivel con alta prevalencia de patologías complicadas y pacientes con comorbilidades, lo cual debe considerarse en el momento de generalizar los resultados.