汗水に強い日焼け止めの仕組みは、化粧品科学における「乳化技術」と「皮膜形成剤」の組み合わせによって成立しています。一般的な日焼け止めには、水分の中に油分が分散している「水中油型（O/W型）」と、油分の中に微小な水分が分散している「油中水型（W/O型）」が存在します。ウォータープルーフ性能を誇る製品の多くは、外側が油膜で覆われた油中水型（W/O型）を採用しています。
肌に塗布した瞬間、処方に含まれる揮発性オイルが蒸発し、残された「皮膜形成ポリマー（トリメチルシロキシケイ酸やアクリル酸アルキル共重合体など）」が皮膚のキメに沿って極薄の撥水ネットを張り巡らせます。この疎水性（水を寄せ付けない性質）ポリマーが、汗や海水、プールの塩素水といった外的な水分の侵入を物理的に跳ね返す構造を作り出します。
さらに、紫外線防御成分である紫外線吸収剤や紫外線散乱剤（酸化チタン、酸化亜鉛）がこの樹脂膜の中に高密度で固定されるため、水流による成分の流出を防ぎます。これが、激しい運動で大量の玉の汗をかいても白浮きして流れ落ちない、ウォータープルーフ技術の核心です。
