皮膚は、一番外側の表皮と、その内側にある真皮からできています。シミに深く関わっているのが、表皮。表皮はケラチノサイト（表皮細胞）と、表皮の一番下の基底層にあるメラノサイト（色素細胞）などから成っています。
紫外線を浴びると、チロシナーゼという酵素が活発になって、メラノサイト内でメラニンという色素が生成されます。それがケラチノサイトに受け渡されることで紫外線から細胞核を守ります。
皮膚の細胞は、通常約28日周期で新しい細胞に生まれ変わるターンオーバー（新陳代謝）を繰り返しています。基底層にある細胞が分裂して皮膚表面に押し上げられ、最後は表面からはがれていくというもの。いわばアカがはがれ落ちるようなものです。よって、紫外線を浴びて作られたメラニンも、ほぼ28日サイクルで役割を終え、古い細胞とともにはがれ落ちます。

ところがさまざまな原因で、メラニンが過剰に作られ、ターンオーバーのサイクルが乱れて新陳代謝が滞ると、本来はがれ落ちるはずのメラニンがそのまま滞り、色素沈着＝「シミ」となってしまうのです。
シミができる主な原因は紫外線です。長年紫外線を浴び続けることで肌がダメージを受けて、皮膚細胞の再生能力が低下、メラニンを外に排泄する力が弱くなってしまいます。またたばこやストレスは老化を促す原因の一つである活性酵素を増やします。この活性酵素がメラノサイトを刺激してメラニンの過剰産生を起こしやすくします。不規則な生活や過労などで血行が悪くなっても、メラニンの排出が遅れてしまいます。

シミを長年放置したままにしておくと、イボ状に隆起し、脂漏性角化症という老人性のイボに進展することもあります。また、長年紫外線を浴び続けて光老化がすすむと、皮膚がかさかさしたうろこ状やかさぶたのようになることがあります。これは日光角化症といい、まれに皮膚癌の元になることもある病変です。

強い出力のレーザー光線をピンポイントで濃いシミに当てて、一部の黒ずみを除去するのが目的の治療です。シミ取りレーザーで使用する光の波長は、シミができている異常細胞のみを破壊するので、正常な細胞を傷つけることはありません。

低出力のレーザー光線をお顔全体に当てて、肌の修復効果を活性化させるのが目的の治療です。レーザーにはシミ・そばかす・色素沈着などを薄くする美白効果に加え、脱毛、コラーゲンの生成促進によるハリ感や毛穴の引き締め、さらにはニキビの改善など、さまざまな美肌効果もあります。