肌が茶褐色や黒ずんだ状態に変化する現象は、医学的には「炎症後色素沈着（PIH: Post-inflammatory Hyperpigmentation）」と呼ばれる。アトピー性皮膚炎による激しいかゆみで皮膚を掻き壊すと、表皮の基底層にあるメラノサイトが強い刺激を受け、防御反応として過剰なメラニン色素を生成する。これが沈着の根本原因だ。
健康な皮膚であれば、生成されたメラニンは肌のターンオーバー（新陳代謝）によって垢とともに自然に剥がれ落ちていく。しかし、慢性的なアトピー肌ではバリア機能が著しく低下しており、細胞の生まれ変わりサイクルそのものが乱れている。その結果、排出されなかったメラニンが表皮や真皮に長期間とどまり、深い黒ずみとなって定着してしまう。
