塔夫茨大學醫學院皮膚病學助理教授兼光醫學主任傑弗裡·M·索貝爾提供了以下解釋
曬傷與熱燒傷有顯著不同，熱燒傷是由紅外輻射引起的。雖然紅外輻射賦予陽光溫暖，但灼傷皮膚的並非太陽的熱量。曬傷——表現為皮膚髮紅、腫脹和疼痛——是由暴露於太陽紫外線輻射引起的急性毒性反應。儘管曬傷發生的精確機制尚未明確確定，但發生複雜的化學反應和通路，這很可能導致臨床症狀。
來自紫外線輻射的能量會損害皮膚中的分子，最重要的是 DNA。其中一個後果是不同蛋白質和酶的合成。這些蛋白質，特別是前列腺素和細胞因子，的作用導致皮膚血管擴張和炎症細胞募集。反過來，這會產生曬傷的特徵性發紅、腫脹和疼痛。一旦過度輻射暴露的訊號被啟動，通常需要四到六個小時才能生成這些蛋白質。因此，曬傷症狀不會在暴露後立即出現。（DNA 損傷也可能導致受累皮膚細胞的破壞。這是曬傷嚴重後皮膚脫皮的原因之一。）
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身體確實有機制在紫外線照射後修復受損的 DNA。但是，隨著陽光照射頻率的增加，一些損傷逃脫修復的可能性也會增加。這種突變的 DNA 最終可能導致皮膚癌。
曬傷的溫暖通常源於暴露部位血流量增加。我不知道任何關於曬傷皮膚的溫度測量值，但我懷疑即使曬傷的皮膚看起來更溫暖，它仍然會接近 98.6 華氏度（約 37 攝氏度）。溫度的任何輕微升高都將是紫外線輻射誘導的化學過程產生的炎症反應的結果。