A vakufényképezésnél a vaku fénye túl gyorsan történik ahhoz, hogy a pupilla bezáródjon, így a vaku nagyon erős fényének nagy része a pupillán keresztül jut be a szembe, visszaverődik a szemgolyó hátsó részén lévő szemfenékről, és a pupillán keresztül távozik. A kamera ezt a visszavert fényt rögzíti. A vörös szín fő oka a szem hátsó részét tápláló, a retina mögött elhelyezkedő kéreghártyában lévő bőséges mennyiségű vér. A retina keringésében jóval kevesebb vér van, mint a chorioideában, és gyakorlatilag semmilyen szerepet nem játszik. A szem számos fotostabil pigmentet tartalmaz, amelyek mind a rövid hullámhosszú tartományban abszorbeálnak, és így valamelyest hozzájárulnak a vörös szem hatáshoz. A szemlencse levágja a mélykék és ibolyántúli fényt, 430 nm alatt (életkortól függően), a makulapigment pedig 400 és 500 nm között nyeli el a fényt, de ez a pigment kizárólag az apró foveában található. A retina pigmenthámjában (RPE) és a kéreghártyában található melanin fokozatosan növekvő elnyelést mutat a rövid hullámhosszak felé. A vörös szín fő meghatározója azonban a vér, mivel hosszú hullámhosszakon teljesen átlátszó, és 600 nm-nél hirtelen kezd elnyelődni. A pupillából kilépő vörös fény mennyisége a retina mögötti rétegekben lévő melanin mennyiségétől függ. Ez a mennyiség egyénenként erősen változik. A világos bőrű, kék szemű embereknek viszonylag kevés melanin található a szemfenéken, ezért sokkal erősebb vörös szemhatást mutatnak, mint a sötét bőrű, barna szemű emberek. Ugyanez érvényes az állatokra is. Magának a szivárványhártya színének gyakorlatilag nincs jelentősége a vörös szem hatás szempontjából. Ez azért nyilvánvaló, mert a vörös szem effektus akkor a legnyilvánvalóbb, amikor sötéthez alkalmazkodott alanyokat fényképezünk, tehát teljesen kitágult pupillával. Az éjjellátó készülékekkel infravörös fénnyel készített fényképek mindig nagyon világos pupillákat mutatnak, mert sötétben a pupillák teljesen kitágulnak, és az infravörös fényt semmilyen szemfesték nem nyeli el.
A melanin szerepét a vörös szem effektusban heterokrómiás állatokon bizonyították: csak a kék szemen jelentkezik a hatás. A hatás még kifejezettebb az embereknél és az albinizmusban szenvedő állatoknál. Az albinizmus minden formája a melanin rendellenes termelésével és/vagy lerakódásával jár.
A vörös szem effektus a gyermekekről készült fényképeken is megfigyelhető, mivel a gyermekek szeme gyorsabban alkalmazkodik a sötéthez: gyenge fényben a gyermek pupillája hamarabb kitágul, és a kitágult pupilla fokozza a vörös szem effektust.
A színházi kísérők, akik szinte véletlenül egy nagyon erős fény mellett és a színészektől kissé távolabb helyezkednek el, időnként vörös szemet látnak a színészeken a színpadon. Ez a hatás a közönség többi része számára nem látható, mivel az a followspot operátor és a fény közötti nagyon kis szögtől függ.