黄褐斑的发病机制十分复杂。目前认为可能与下列因素有关：紫外线照射、化妆品、内分泌失调、遗传、药物、氧自由基、局部微生态、机体系统性病变、妊娠、情绪波动等。根据来源把它们分为外源性病因和内源性病因两大类。
　　一、外源性病因
　　1、紫外线照射
　　日光照射被认为是最重要因素。因为紫外线对皮肤影响很大，即使是很好的皮肤，经过强烈的阳光长时间照射，皮肤也会晒黑。何况原来有色素斑的皮肤，对紫外线更加敏感。高空中臭氧层逐年稀薄，阻挡紫外线的作用日益减弱。紫外线对人体伤害亦逐日增加，这与色素斑的增多密切相关。
　　沈大为等普查新疆乌鲁木齐5606个10岁以上的健康人，发现黄褐斑的患病率为9.7％。，男性患者占10.9％；女性患者占89.1％，其中未婚者占41.8％。作者们认为乌鲁木齐黄褐斑患病率之所以如此之高，可能与乌鲁木齐地处西北高原，平均海拔653.5米，春夏二季日照较强有关。
　　Sanchez调查了76 例黄褐斑患者，结果100％存在日光照射后色斑加重的现象。另外，那些经治疗后痊愈的患者，若经常日晒，黄褐斑往往会复发，避免日晒则可使其减轻乃至消失。
　　2、化妆品及某些外用药物
　　化妆品引起皮肤色素异常，导致黄褐斑的发生，这可能与化妆品中某些成分如氧化压油酸、拘橼酸、水扬酸盐、重金属元素、防腐剂、香料、染料甚至蜂蜡基质有关，尤其是劣质化妆品危害更大。王长进等分析了680例黄褐斑患者的病因，50％以上明显与使用化妆品有关。
　　临床上外用某些软膏治疗皮肤病时，虽然治好了皮肤疾病，但是留下色素斑常常不能消退。除了最易引起色斑的皮炎平、肤轻松、恩肤霜等外，外用维甲酸类制剂既可治疗黄褐斑，也能诱发黄褐斑。美国安全用药委员会曾收集到8例此类病人；另外，外用银制剂、汞制剂等，都可致褐斑。
　　3、炎症性因素
　　皮肤发生炎症时，不管是经过治疗还是没有治疗，在炎症消退后，常常会留下轻重不一的色素斑。如接触性皮炎、晒伤、红斑狼疮、湿疹、银屑病、玫瑰康疹、扁平疣、脂溢性皮炎、日光性皮炎、痤疮等。
　　4、物理性因素
　　物理性因素引起色素斑的现象很多，除了前面谈到的紫外线外，其它如热辅射、冻伤、晒伤、烫伤、搔抓、摩擦等均可引起色素斑。尤其是换肤疗法，有些换肤药品中使用了某种化学腐蚀剂、角质剥脱剂，皮肤经过某些化学物质强行剥脱，虽然暂时去掉了色素斑或瘢痕，但是长期换肤，表皮保护层反复受损，皮肤屏障作用遭到破坏。这样，即是微风吹佛、弱光轻照也会引起换肤部位产生色素斑。磨削术导致色素斑的原理与此相同。
　　5、皮肤微生态失衡
　　近年发现黄褐斑皮损区暂住菌明显发生改变，如出现产色素的微球菌、棒球菌及需氧革兰阴性杆菌。
　　菌群之间存在着共生与拮抗作用，参与表皮脂质膜的形成，构成皮肤生物屏障，并且可以营养皮肤，参与皮肤细胞代谢。皮肤本身有维持生态平衡的能力，如果宿主的皮肤、环境和菌群之间处于不协调状态即微生态失衡，就会造成皮肤的病理损害。
　　有作者应用定位、定量和定性的方法对51例黄褐斑进行了微生态研究，发现产生褐色素、橘黄色素的微球菌、棒球菌及需氧革兰阴性杆菌显着增加，而常住痤疮丙酸杆菌明显减少，提示皮肤菌群的改变，细菌产生色素的吸收和沉积参与了黄褐斑的形成。
　　二、内源性因素
　　所谓内源性因素是指人体内的某些疾病，如内分泌失调、妊娠、口服或注射某些药物、遗传、微量元素缺乏、精神因素及其他因素等等。
　　1、内分泌失调
　　内分泌失调目前被公认是发生黄褐斑的主要原因。如黄褐斑在月经期其色素斑时深时浅，随着经期变化而变化。在服用或注射避孕药过程中，可见到约80％的人出现面部色素斑，即是停止使用避孕药，面部色斑也不会立即消退，常可持续多年不变。
　　还有人报告，妇女在妊娠期或在妊娠期前后面部出现黄褐斑，其发生率为30％―70％不等，分娩后约87％的患者色素斑可以减少甚至消失，但可以在口服避孕药后重新复发，停药后又可以缓解。
　　其他如肾上腺皮质机能亢进、或减退、甲状腺机能亢进或减退、垂体功能亢进和性腺性疾病的患者，均可发生黄褐斑。尤其是甲状腺机能亢进和甲状腺切除综合征病人的发生率比正常人高4倍。
　　2、遗传因素
　　过去认为黄褐斑是一种后天性疾病，与遗传无关。但近年来已有资料报导与遗传有关。黄褐斑好发于先天愚型病人及某些人种或人群，如拉丁美洲的发病率可达到60％―70％，远高于其他地区。已经有多例家族性黄褐斑的报告。有人对300例黄褐斑患者治疗过程中发现，有家族史者要占到30％以上。还有人报告28例男性黄褐斑患者，其中70％有家族史，认为遗传因素是男性黄褐斑的主要原因。
　　3、子宫、卵巢等妇科疾病
　　黄褐斑患者多见于女性，男女性别之比1：6.5或更高。与某些妇科慢性疾病有一定关系，如月经失调、痛经、子宫附件炎、不孕症、乳房小叶增生、子宫肌瘤、卵巢囊肿、宫颈炎及其他女性生殖系统疾病，均可发生面部色素斑。
　　4、肝胆疾病
　　某些肝病如肝硬化、慢性酒精中毒、尤以胆汁性肝硬化更明显。色素沉着呈棕红色，分布广泛，暴露部位更明显。这种色素沉着的病因尚不清楚。
　　5、情绪因素
　　黄褐斑与情绪变化有关，精神抑郁常常导致色素加深。 黄褐斑患者常见的情绪变化主要有易怒、抑郁、神经衰弱等。因为患者发病后情绪低落、痛苦焦虑、孤僻寂寞、急于求成、失望谢气等不良心理，而这些情绪又可进一步加重黄褐斑的病情。有人报告2例情绪抑郁所致的黄褐斑病例，他们均是在失去亲人2月后，由于极度悲痛和情绪低落而诱发的。
　　6、微量元素异常
　　微量元素对黄褐斑的发病亦有影响，有报告黄褐斑患者血清铜、锌、铁和镁等微量元素值浓度不正常。有人研究发现：怀孕的黄褐斑患者血清锌的水平高于孕期非黄褐斑患者，孕期及非孕期患者血清铜的含量均升高，孕期黄褐斑患者血清铁水平高于非孕期黄褐斑患者，血清镁在孕期有无黄褐斑均较未孕者为低。以上结果提示某些微量元素的改变与黄褐斑的发生可能有一定关系。已证明酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素的能力与铜离子的数量成正比。血清铜水平升高可使皮肤酪氨酸酶活性增加，色素沉着增加而发生黄褐斑。
　　7、氧自由基
　　生物体内存在内源性的自由基，为人体生化循环中的代谢产物，它们的蓄积能对生物膜、核酸、胶原蛋白和生物酶等造成多种损伤。
　　人体内有许多氧自由基清除剂，而黄褐斑患者这一调节系统可能存在某些障碍。自由基的清除剂种类较多，除了前面提到的酶类抗氧化剂外，还有一些非酶类抗氧化剂如胡萝卜素类、维生素C、维生素E等。任何单一的清除剂都难以清除体内所有过剩的自由基，清除剂之间需要联合起来，协同清除自由基，才能抑制黄褐斑的发生。
　　8、其他
　　结核病、银屑病、神经官能症等病患者也常发生本病。另外，黄褐斑是脑瘤患者中最常见的色素沉着病。除面部以外，亦可发生其他部位，发生率7％。常期服用某些药物如冬眠灵、麦山妥英、苯妥英纳、二苯乙内酰脲、安替舒通等可诱发黄褐斑。其机制不清。维生素C、A、B12等缺乏，均易致褐斑。