치질의 최외층인 법랑질(에나멜)은 96%의 무기질과 4%의 유기질 및 수분으로 구성되어 있습니다. 법랑질의 무기질 결정들 자체는 무색투명한데, 그 사이사이에 단백질이 포함된 유기질의 공간이 많이 존재하게 되며, 이들 공간에 색소 물질이 스며들 수 있습니다. 우리가 먹고 마시는 것으로부터 온 색소들은 수년에 걸쳐 치아 내로 침투할 수 있으며 결국 치아 색상을 누렇게 만드는 것입니다.

이런 색소들을 탈색시키는 hydrogen peroxide(과산화수소수)는 산화제이고 자유기 (free redical, HO₁^· + O^·)를 생성하는 능력이 있습니다. 이 자유기들은 단백질을 낮은 분자무게의 펩타이드,아미노산으로 분해하여 수용성 물질로 만들며, 이중결합 부위로 몰려들어서 epoxide를 형성합니다. (예 C=C-R → C-C-R) 이렇게 이중결합이 제거되면 색이 없어지고 무색으로 변하게 됩니다. 즉 hydrogen peroxide의 산화작용으로 치아 미백이 일어나게 되는 것입니다. 이러한 작용은 옥시크린같은 세제가 빨래를 하얗게 하는 작용과 근본적으로 동일한 것입니다.

더 자세히 언급하면, hydrogen peroxide에서 형성된 자유기는 매우 반응성이 큰데, 치질 속에 확산되면서 안정을 이루기 위하여 단백질과 같은 다른 유기질 분자를 공격합니다. 자유기는 불포화가 가장 심한 결합부분과 반응하여 전자공유결합을 파괴하며, 그 결과 밝은 색조를 나타내는 간단한 분자를 생성시킴으로써 미백이 일어나게 하는 것입니다. 이 과정은 hydrogen peroxide가 법랑질 속의 유기질과 반응함으로써 일어나는 것입니다.

많은 임상 테스트 결과에 의하면, 치과의사의 진단, 처방, 관리 하에서 치아미백술을 시행한 경우 노인성 누런이, 유전적 원인, 음식물이나 흡연 등에 의한 변색인 경우는 97%에서, 항생제(테트라사이클린 계통) 복용에 의 한 변색의 경우는 75%에서 미백효과가 입즘되었으며, 성공적인 결과였던 사람들의 64%가 터치업(touch-up) 없이 치료후 3년간 하얀 치아가 유지되고 있음이 보고 되었습니다 (Medical College of Goergia)