Развитие мелазмы связано с повышенной активностью меланоцитов - клеток, синтезирующих меланин, основной пигмент кожи. Ключевым фактором является ультрафиолетовое излучение, которое активирует фермент тирозиназу и усиливает образование меланина. Важную роль играют гормональные изменения: эстроген и прогестерон повышают чувствительность кожи к свету и стимулируют пигментообразование, поэтому мелазма часто возникает при беременности или при приёме оральных контрацептивов.
Дополнительное значение имеют генетическая предрасположенность и фототип кожи: чаще страдают лица со смуглой кожей (III–V фототипы по Фицпатрику). Также к развитию заболевания могут приводить некоторые лекарственные препараты, обладающие фотосенсибилизирующим эффектом.