Na fotografia com flash a luz do flash ocorre demasiado depressa para a pupila fechar, Tanto da luz muito brilhante do flash passa para os olhos através da pupila, reflecte-se no fundo do olho e sai através da pupila. A câmera registra essa luz refletida. A principal causa da cor vermelha é a ampla quantidade de sangue no coróide que nutre a parte de trás do olho e que se encontra atrás da retina. O sangue na circulação da retina é muito menor do que no coróide e não desempenha praticamente nenhum papel. O olho contém vários pigmentos fotoestáveis que todos absorvem na região do comprimento de onda curto, contribuindo assim para o efeito do olho vermelho. A lente corta a luz azul e violeta profunda, abaixo dos 430 nm (dependendo da idade), e o pigmento macular absorve entre 400 e 500 nm, mas este pigmento está localizado exclusivamente na pequena fovea. A melanina, localizada no epitélio do pigmento retiniano (RPE) e no coróide, mostra uma absorção gradualmente crescente em direção aos comprimentos de onda curtos. Mas o sangue é o principal determinante da cor vermelha, pois é completamente transparente nos comprimentos de onda longos e começa a absorver abruptamente a 600 nm. A quantidade de luz vermelha que emerge da pupila depende da quantidade de melanina nas camadas atrás da retina. Esta quantidade varia fortemente entre os indivíduos. As pessoas de pele clara com olhos azuis têm melanina relativamente baixa no fundo e assim mostram um efeito de olhos vermelhos muito mais forte do que as pessoas de pele escura com olhos castanhos. O mesmo se aplica aos animais. A cor da íris em si não tem praticamente nenhuma importância para o efeito de olhos vermelhos. Isto é óbvio porque o efeito de olhos vermelhos é mais evidente quando se fotografa sujeitos de pele escura, portanto com as pupilas totalmente dilatadas. Fotografias tiradas com luz infravermelha através de dispositivos de visão noturna sempre mostram as pupilas muito brilhantes porque, no escuro, as pupilas estão completamente dilatadas e a luz infravermelha não é absorvida por nenhum pigmento ocular.
O papel da melanina no efeito olhos vermelhos é demonstrado em animais com heterocromia: apenas o olho azul exibe o efeito. O efeito é ainda mais pronunciado em humanos e animais com albinismo. Todas as formas de albinismo envolvem produção e/ou depósito anormal de melanina.
O efeito olhos vermelhos é visto em fotografias de crianças também porque os olhos das crianças têm uma adaptação escura mais rápida: em luz baixa as pupilas da criança aumentam mais cedo, e uma pupila aumentada acentua o efeito olhos vermelhos.
Os operadores do followspot teatral, posicionados quase coincidentemente com uma luz muito brilhante e um pouco distante dos actores, ocasionalmente testemunham o efeito olhos vermelhos nos actores em palco. O efeito não é visível para o resto do público porque depende do ângulo muito pequeno entre o operador do followspot e a luz.