Physikalisch liegt der Metachromasie eine Verschiebung des Absorptionsmaximums zugrunde, die dazu führt, dass langwelligere Anteile des Lichtspektrums verstärkt wiedergegeben werden.
Während der Schnee praktisch das gesamte sichtbare Lichtspektrum reflektiert und daher weiß erscheint, absorbiert der Solarballon nahezu das gesamte sichtbare Lichtspektrum und erscheint deshalb schwarz.
Die Zapfenzellen in der menschlichen Netzhaut (sowie auch anderer Lebewesen) besitzen je nach Typ unterschiedliche Empfindlichkeitsspektren, die bestimmte Bereiche des empfangenen Lichtspektrums abdecken.
Anhand der Sonnenscheibe kann der Effekt unmittelbar beobachtet werden, bei anderen Sternen kann die Randverdunkelung anhand des Lichtspektrums nachgewiesen werden.
