En la fotografía con flash, la luz del flash se produce demasiado rápido para que la pupila se cierre, por lo que gran parte de la luz muy brillante del flash pasa al ojo a través de la pupila, se refleja en el fondo de ojo en la parte posterior del globo ocular y sale a través de la pupila. La cámara registra esta luz reflejada. La causa principal del color rojo es la gran cantidad de sangre que hay en la coroides, que nutre la parte posterior del ojo y está situada detrás de la retina. La sangre en la circulación de la retina es mucho menor que en la coroides, y no juega prácticamente ningún papel. El ojo contiene varios pigmentos fotoestables que absorben en la región de la longitud de onda corta y, por tanto, contribuyen en cierta medida al efecto del ojo rojo. El cristalino corta la luz azul y violeta, por debajo de los 430 nm (dependiendo de la edad), y el pigmento macular absorbe entre 400 y 500 nm, pero este pigmento se localiza exclusivamente en la pequeña fóvea. La melanina, situada en el epitelio pigmentario de la retina (EPR) y en la coroides, muestra una absorción gradualmente creciente hacia las longitudes de onda cortas. Pero la sangre es el principal determinante del color rojo, ya que es completamente transparente a las longitudes de onda largas y empieza a absorber bruscamente a los 600 nm. La cantidad de luz roja que emerge de la pupila depende de la cantidad de melanina en las capas posteriores a la retina. Esta cantidad varía mucho entre los individuos. Las personas de piel clara con ojos azules tienen una cantidad relativamente baja de melanina en el fondo de ojo y, por tanto, muestran un efecto de ojos rojos mucho mayor que las personas de piel oscura con ojos marrones. Lo mismo ocurre con los animales. El color del iris en sí no tiene prácticamente ninguna importancia para el efecto de ojos rojos. Esto es obvio porque el efecto de ojos rojos es más evidente cuando se fotografían sujetos adaptados a la oscuridad, por lo tanto con las pupilas totalmente dilatadas. Las fotografías tomadas con luz infrarroja a través de dispositivos de visión nocturna siempre muestran pupilas muy brillantes porque, en la oscuridad, las pupilas están totalmente dilatadas y la luz infrarroja no es absorbida por ningún pigmento ocular.
El papel de la melanina en el efecto de ojos rojos se demuestra en animales con heterocromía: sólo el ojo azul muestra el efecto. El efecto es aún más pronunciado en humanos y animales con albinismo. Todas las formas de albinismo implican una producción y/o deposición anormal de melanina.
El efecto de ojos rojos se ve en fotografías de niños también porque los ojos de los niños tienen una adaptación a la oscuridad más rápida: con poca luz las pupilas de un niño se agrandan antes, y una pupila agrandada acentúa el efecto de ojos rojos.
Los operadores de seguimiento teatral, colocados casi coincidiendo con una luz muy brillante y algo distantes de los actores, ocasionalmente son testigos de los ojos rojos de los actores en el escenario. El efecto no es visible para el resto del público porque depende del ángulo tan pequeño que existe entre el operador del followpot y la luz.