皮膚的最上層，即表皮層，是曬黑程度最明顯的地方。皮膚裡有一種黑色素細胞，能製造保護皮膚的天然物質－黑色素。它能吸收紫外線，也能中和自由基的侵害；它是能同時讓皮膚的天然物質黝黑或白皙的主要份子。

當皮膚曝晒於陽光下，黑色素細胞立即制造更多的黑色素，並將之分散至鄰近的細胞，以儲藏起來抗防陽光的侵害。隨著新細胞的生長，這些帶著黑色素的舊細胞即被推至表皮層，因而產生皮膚晒黑的情況。皮膚裡含有越多的黑色素，曬黑的程度將更明顯持久。