Durch die Strahlungsenergie der Sonne finden in den Hautzellen photochemische Prozesse statt, bei denen sich Zellgifte bilden. Die Folge ist eine entzündliche Hautrötung. Aufgrund einer Erweiterung der Gefäße erhöht sich außerdem die Durchblutung und die Haut schwillt an. Juckreiz und Schmerzempfindung sind die Folgen. Wissenschaftler haben eine Schwelle für die UV-Bestrahlung definiert, ab der bei einem bestimmten Hauttyp ohne Bräune ein Sonnenbrand, also eine Hautrötung (Erythem), entsteht. Dieser liegt für den empfindlichen Hauttyp II bei etwa 250 J/m². Der Fachbegriff für diesen Schwellenwert lautet: „minimale erythemale Dosis“, kurz MED. Der Schweregrad des Sonnenbrands spiegelt den Schaden an der wichtigen basalen Zellschicht der Epidermis wider. In schwereren Fällen kommt es über die Rötung und Schwellung hinaus zur Bildung von Blasen oder gar zum Absterben von Hautzellen. Nach Ausbildung des UV-Eigenschutzes (Pigmentierung und Hornschichtverdickung) erhöht sich die aktuelle Erythemschwellendosis. Die Lichtempfindlichkeit der Haut kann auch durch fremde Stoffe wie bestimmte Medikamente erhöht werden, wie beispielsweise bestimmte Antibiotika, Antirheumamittel, Abführmittel oder Mittel zur Malariaprophylaxe.

UV-Strahlen erreichen die Haut auch an schattigen Plätzen. Sie werden nicht durch Wolken abgehalten. Deshalb sollten unbedeckte Körperstellen bei Aufenthalt im Freien immer mit Sonnenschutzmittel eingecremt werden.