Khi cảm thấy bị chú ý hoặc đánh giá theo hướng không mong muốn, cơ thể phản ứng gần giống như khi gặp một mối đe doạ nhẹ: hệ thần kinh giao cảm tiết ra adrenaline khiến tim đập nhanh và mạch máu ở một số vùng giãn ra. Da mặt có mật độ mao mạch dày đặc và các thụ thể đặc biệt nhạy với adrenaline hơn hẳn các vùng da khác trên cơ thể, nên khi mạch máu giãn, lượng máu dồn tới khiến mặt đỏ bừng rõ rệt trong khi tay chân gần như không đổi màu.

Nhà khoa học Charles Darwin từng đưa ra giả thuyết rằng đỏ mặt là một tín hiệu xã hội không chủ ý, cho thấy người đó nhận ra mình vừa vi phạm một chuẩn mực nào đó và đang bối rối, qua đó giúp người xung quanh dễ tha thứ và bỏ qua hơn. Các nghiên cứu tâm lý học hiện đại phần nào ủng hộ giả thuyết này khi cho thấy người đỏ mặt sau một tình huống ngượng ngùng thường được người khác đánh giá thiện cảm hơn so với người giữ vẻ mặt thản nhiên. Vì phản ứng này do hệ thần kinh tự động điều khiển, nó xảy ra ngay lập tức và nằm ngoài khả năng kiểm soát có ý thức của con người.

Một người lỡ vấp ngã giữa đám đông dù không ai lên tiếng trách móc vẫn cảm thấy mặt nóng bừng và đỏ ửng lên ngay sau đó. Điều thú vị là càng cố gắng giữ bình tĩnh để không đỏ mặt, người đó lại càng chú ý tới cảm giác ngượng của mình, khiến hệ thần kinh giao cảm bị kích hoạt mạnh hơn và mặt đỏ càng rõ hơn, tạo thành một vòng luẩn quẩn khó dừng lại.

Nhiều người xem đỏ mặt là biểu hiện của sự yếu đuối hoặc thiếu tự tin nên cố tìm cách che giấu, nhưng các nghiên cứu tâm lý học xã hội lại cho thấy nó thường giúp người khác nhìn nhận ta chân thành và đáng tin hơn. Việc cố gắng kìm nén cũng gần như vô ích vì đây là phản xạ của hệ thần kinh tự động, nằm ngoài tầm kiểm soát của ý chí, càng cố giấu càng dễ khiến nó lộ rõ hơn.