Les taches brunes se forment suite à une accumulation de mélanine dans la peau. Ce pigment brun foncé est un élément essentiel jouant un rôle protecteur contre les rayons UV. La production de mélanine est déclenchée suite à une exposition aux rayons du soleil. Les rayons UV agissent en effet sur la tyrosine, un acide aminé, et, grâce à l'enzyme tyrosinase, déclenchent une cascade de réaction menant à la synthèse de mélanine. Ce processus est la mélanogenèse.
Les taches brunes se forment progressivement tout au long de la vie, à mesure que les expositions au soleil sont répétées. Leur forme et leur grosseur sont variables. Les taches brunes sont principalement localisées sur les parties du corps les plus sensibles et les plus exposées, comme le visage, le cou, les épaules, les bras et les jambes. Elles apparaissent fréquemment vers l'âge de quarante ans, mais peuvent aussi émerger plus tôt.
Bien que le soleil joue un rôle majeur dans le développement de taches brunes, d'autres facteurs peuvent également favoriser ce phénomène. En effet, le tabac, la pollution ou une alimentation déséquilibrée peuvent engendrer un stress oxydatif dans les cellules de l'organisme, c'est-à-dire la production de radicaux libres. Ces espèces réactives de l'oxygène provoquent alors des dommages sur l'ADN et accélérer le vieillissement cutané.
Enfin, le masque de grossesse est un type de tache brune directement lié à une modification hormonale. Lors d'une grossesse, le taux d'œstrogène dans le corps augmente fortement, ce qui induit une surproduction de mélanine.