按照波長的不同，紫外線分為短波區190～280nm、中波區280～320nm、長波區320～400nm。短波區紫外線能量最高，但在經過離臭氧層時被阻擋，因此，對人體傷害的一般是中波區和長波區紫外線。
二氧化鈦的強抗紫外線能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機理與其粒徑有關:當粒徑較大時，對紫外線的阻隔是以反射、散射為主，且對中波區和長波區紫外線均有效。防曬機理是簡單的遮蓋，屬一般的物理防曬，防曬能力較弱；隨著粒徑的減小，光線能透過二氧化鈦的粒子面，對長波區紫外線的反射、散射性不明顯，而對中波區紫外線的吸收性明顯增強。其防曬機理是吸收紫外線，主要吸收中波區紫外線。由此可見，二氧化鈦對不同波長紫外線的防曬機理不一樣，對長波區紫外線的阻隔以散射為主，對中波區紫外線的阻隔以吸收為主。
納米級二氧化鈦由于粒徑小，活性大，既能反射、散射紫外線，又能吸收紫外線，從而對紫外線有更強的阻隔能力。
二氧化鈦對紫外線的吸收機理可能是：納米二氧化鈦的電子結構是由價電子帶和空軌道形成的傳導帶構成的，當其受紫外線照射時，比其禁帶寬度（約為3.2eV）能量大的光線被吸收，使價帶的電子激發至導帶，結果使價電子帶缺少電子而發生空穴，形成容易移動且活性很強的電子空穴對。這樣的電子空穴對一方面可以在發生各種氧化還原反應時相互之間又重新結合，以熱量或產生熒光的形式釋放能量，另一方面可離解成在晶格中自由遷移到晶格表面或其它反應場所的自由空穴和自由電子，并立即被表面基團捕獲。通常情況下二氧化鈦會表面水活化產生表面羥基捕獲自由空穴，形成羥基自由基，而游離的自由電子很快會與吸收態氧氣結合產生超氧自由基，因而還會將周圍的細菌與病毒殺死。可見，紫外線照射、表面水活化程度及吸氧率是二氧化鈦光活性的3個基本條件。正是由于納米二氧化鈦吸收紫外線后會產生自由基，從而會加速皮膚的老化，對皮膚造成危害。因此，在使用納米二氧化鈦作為防曬劑的時候，要從減弱或消除3個基本條件入手，以減弱或根本消除其光活性，從而降低其危害性。