Amikor szervezetünk jól működik, a hajtüszőkben található melanocita nevű sejtek termelik a melaninoknak nevezett színanyagot. Ezek a hajtüszők környezetében elhelyezkedő pigmentsejtek termelik a fiatalkorban jellemző természetes hajszínt. Amikor a melanociták már nem termelnek több színanyagot, a hajszál áttetsző lesz, amely az elhalt sejtek színének megfelelően ősz hajszálként jelentkezik. Az őszülés rendszerint a 30-as évek során kezdődik, majd később az évek múlásával egyre nagyobb mértékben jelentkezik. Természetesen, egyénenként, hajtípusonként, sőt régiókként is eltérhet, hogy ki mikor kezd őszülni. 

Az ősz haj a nem megfelelő fehérjeszintézis tünete, amelyet rendszerint a hajtüsző körül nagymértékben felszaporodott igen reaktív oxidánsok okoznak. A haj őszülése vagy akkor következik be, amikor leáll a színes pigment (melanin) termelődése, vagy amikor oxidálódás miatt kis légbuborékok veszik át a helyét.

A kor előrehaladtával egyre több pigmentsejtben felgyorsul a melanin oxidációja, egyre színtelenebbé válik a haj, még végül teljesen elveszti eredeti színét. Ezen kívül számos különböző ok állhat az őszülés hátterében: stressz, bizonyos gyógyszerek, hormonális okok, a genetikai örökségünk vagy a táplálkozási szokások.