Les cheveux blancs sont globalement plus fragiles que les cheveux colorés. Cela est dû au manque de mélanine dans le cortex de la fibre capillaire, la couche intermédiaire du cheveu. En effet, le rôle de la mélanine n'est pas seulement esthétique, elle permet aussi de protéger les cheveux, notamment du stress oxydatif provoqué par les rayons UV ou la pollution. Les cheveux blancs étant plus poreux, les composés extérieurs, comme le chlore de la piscine ou la fumée des cigarettes, ont davantage tendance à se déposer et à rester sur les fibres. Ces éléments ont tendance à jaunir et à ternir les cheveux.
Un autre élément responsable du jaunissement des cheveux est l'oxydation de la mélanine. Celle-ci est due au stress oxydatif et à la présence de radicaux libres dans les fibres capillaires. Cette oxydation entraîne une modification de la structure chimique de la mélanine, conduisant à une couleur jaunâtre. Bien que majoritairement dépourvus de mélanine, les fibres de cheveux blancs renferment encore quelques résidus de ce pigment. Toutes les teintes de cheveux peuvent être touchées par ce phénomène, mais il est plus visible chez les personnes ayant des cheveux blancs pour des raisons colorimétriques. En effet, si l'on additionne le blanc et le jaune, on obtient une couleur jaunâtre, alors que si l'on additionne du brun et du jaune, on obtient plutôt du châtain clair.
Une autre cause avancée par les scientifiques pour expliquer le jaunissement des cheveux est l'accumulation de kynurénine dans les fibres. Ce pigment jaune naturellement présent dans l'organisme est un métabolite issu de la dégradation du tryptophane, un acide aminé essentiel. Les mécanismes expliquant la dégradation du tryptophane en kynurénine et l'accumulation de cette dernière dans les cheveux sont à ce jour mal connus, mais il semblerait qu'elles puissent être influencées par des facteurs génétiques et environnementaux, comme l'exposition au soleil ou la prise de certains médicaments.