晒伤红斑的发生是通过真皮吸收紫外线后，在毛细血管周围的芳香蛋白质发生氧化改变的产物所致。紫外线对血管有直接而短暂的扩张作用(因波长不同而差异)；另方面，表皮细胞受紫外线损伤后可能生成和释放出各种介质，并扩散到真皮中，引起红斑反应。 身体表面有大面积的晒伤，则有与热灼伤相似的全身症状(发热、寒战、虚弱、休克)，这些可能是由于白介素-1释放所致。
