Màu tóc đen, nâu hay vàng của mỗi người đều do một chất đặc biệt gọi là melanin quyết định, được sản xuất bởi những tế bào nhỏ nằm ngay tại gốc chân tóc, nơi tóc mới bắt đầu mọc lên. Khi còn trẻ, những tế bào này làm việc rất đều đặn, liên tục bơm melanin vào từng sợi tóc mới mọc, giữ cho mái tóc luôn có màu sắc rõ ràng. Nhưng theo năm tháng, giống như mọi bộ phận khác trong cơ thể, những tế bào sản xuất melanin này dần già đi và hoạt động chậm lại, cho tới một lúc nào đó chúng ngừng hẳn việc bơm màu, khiến sợi tóc mọc ra từ gốc đó không còn sắc tố, trở nên trong suốt và trông có màu bạc hoặc trắng.

Nguyên nhân sâu xa nhất chính là quá trình lão hóa tự nhiên của cơ thể theo thời gian, khiến các tế bào sản xuất melanin ở chân tóc suy yếu dần. Tốc độ tóc bạc nhanh hay chậm khác nhau ở mỗi người phần lớn do gen di truyền từ cha mẹ, ông bà quyết định, nên có gia đình tóc bạc sớm từ tuổi ba mươi, trong khi gia đình khác tới bảy mươi tuổi tóc vẫn còn đen nhiều. Ngoài tuổi tác, một số yếu tố khác như căng thẳng kéo dài, thiếu một số vitamin nhất định, hoặc hút thuốc lá cũng có thể khiến tóc bạc sớm hơn bình thường, dù tuổi tác vẫn là nguyên nhân chủ yếu và phổ biến nhất khiến tóc chuyển màu khi con người già đi.

Con để ý mà xem, khi chụp ảnh gia đình nhiều thế hệ, ông bà thường có mái tóc bạc trắng hoàn toàn, bố mẹ có thể đã lấm tấm vài sợi bạc ở hai bên thái dương, còn tóc của con vẫn đen nhánh, đó chính là hình ảnh rõ ràng của quá trình melanin giảm dần theo tuổi tác. Có những gia đình mà ông nội tóc bạc từ khi còn khá trẻ, và bố của con cũng bắt đầu có tóc bạc sớm hơn bạn bè cùng tuổi, cho thấy đặc điểm tóc bạc sớm hay muộn thường được di truyền qua nhiều thế hệ trong một dòng họ.

Nhiều người tin rằng lo lắng hay sợ hãi quá độ có thể khiến tóc bạc trắng chỉ sau một đêm, như trong một số câu chuyện cổ tích, nhưng các nhà khoa học chưa từng ghi nhận trường hợp nào tóc đổi màu nhanh đến vậy chỉ trong vài giờ, vì quá trình mất sắc tố melanin luôn diễn ra từ từ theo nhiều tháng nhiều năm. Cũng có người nghĩ nhổ một sợi tóc bạc sẽ khiến nhiều sợi bạc khác mọc lên thay thế, nhưng thực ra mỗi nang tóc hoạt động độc lập, việc nhổ một sợi tóc không hề ảnh hưởng gì tới các nang tóc bên cạnh.