Przebarwienia zębów są związane z obecnością chromatoforów – substancji barwnikowych. To właśnie one nadają nieestetyczny wygląd powierzchni szkliwa. One też są celem działania środków stosowanych podczas wybielania zębów.

Do wybielania zębów najczęściej wykorzystuje się nadtlenek wodoru, który jest silnie utleniającym związkiem. Tę jego właściwość wykorzystuje się do rozjaśniania przebarwień zębów. Nieestetyczne plamy stają się jaśniejsze bądź nawet niewidoczne, ponieważ chromatofory mają w swojej budowie chemicznej nienasycone podwójne wiązania. Kiedy zęby traktuje się nadtlenkiem wodoru, dochodzi do utleniania chromatoforów, w wyniku czego wspomniane wiązania nienasycone przekształcane są w nasycone. To z kolei powoduje, że substancje barwnikowe stają się jaśniejsze bądź całkowicie bezbarwne.

Nadtlenek wodoru jest bardzo aktywnym związkiem, który występuje również naturalnie w organizmie, ale nie w takich stężeniach, w jakich stosowany jest podczas wybielania zębów. Z tego powodu profesjonalnie wykonany zabieg wybielania zębów powinien być przeprowadzony tylko przez dentystę i po konsultacji z nim.