本来、ニホンアマガエルの皮膚には「黄色」「虹色（青い光を散乱する構造）」「黒色」という3層の色素胞が存在します。通常はこの黄色色素胞と青色の散乱光が合わさることで、人の目には鮮やかな緑色に見えています。絵の具で青と黄色を混ぜると緑になる原理と同じです。
しかし、遺伝子の突然変異によって先天的に黄色色素が欠損すると、青色の光だけがそのまま反射されるため、全身が美しいスカイブルーに見えるようになります。これが青いアマガエルが誕生する科学的な理由です。
なお、ニホンアマガエルは周囲の環境やストレスによってある程度の体色変化を行いますが、黄色色素を持たない個体は緑色にはなれません。明るい環境では鮮やかな水色、暗い環境や休眠時にはくすんだ灰色がかった青色へと、明暗のトーンのみが変化します。
