Эффект фотохромизма может быть достигнут по одному из следующих механизмов. Воздействие ультрафиолетового излучения на стекло приводит к возбуждению электронов в центрах, представляющих собой дефекты структурной сетки стекла, захватившие свободные электроны. Перевод электронов в указанных центрах на уровни возбужденного состояния приводит к образованию центров окраски, способных поглощать излучение видимой области спектра.

Стекла варят в жестких восстановительных условиях, что способствует образованию большого числа точечных дефектов в структуре стекла и, в первую очередь, вакансий мостиковых атомов кислорода.

Введение в состав стекла добавок оксидов церия, европия, марганца, железа, циркония и др. способствует усилению фото хромого эффекта.

Спектр наведенного поглощения стекол содержит характерную широкую полосу поглощения, максимум которой располагается на длине волны 575 нм. Положение максимума полосы наведенного поглощения проявляет зависимость от химической природы компонентов стекла. Процессы потемнения и релаксации стекол осуществляются с высокими скоростями. Время просветления стекол до половины первоначального пропускания составляет 1—2 с.