防曬霜是設計來保護皮膚免受紫外線（UV）輻射有害影響的基本化妝品，紫外線是光老化、皮膚癌和其他形式的皮膚損傷的主要原因。防曬霜中的主要活性成分是UV過濾劑，這些過濾劑大致分為兩類：有機（化學）過濾劑和無機（礦物）過濾劑。
有機紫外線過濾劑通過吸收高能量的紫外線光子並將其轉化為熱量來工作，然後這些熱量從皮膚釋放出來。有廣泛的有機過濾劑可供選擇，每種過濾劑都有特定的吸收光譜，涵蓋了不同部分的UVB（290-320 nm）和UVA（320-400 nm）範圍。
一些有機濾光劑主要吸收 UVB 輻射，如對氨基苯甲酸（PABA）及其酯、肉桂酸鹽（例如，辛氧酸酯）和水楊酸鹽。
其他提供更廣泛保護的防曬成分，能吸收UVB和一些較短波長的UVA，包括奧克立林和苯酮類（例如，鄰苯二酚酮和阿伏苯宗）。
Ecamsule（Mexoryl™ XL/SL）是一種有機過濾器，可在UVB光譜和大部分UVA範圍內提供良好遮蔽。
阿伏苯酮 (Parsol 1789) 是一種廣泛使用的有機過濾劑，有效吸收 UVA 輻射。
無機紫外線過濾器，由如二氧化鈦和氧化鋅等礦物氧化物的微細顆粒組成，通過反射和散射紫外線輻射來保護皮膚。這些過濾器通常被認為是廣譜的，提供對UVB和UVA波長的保護。
二氧化鈦有效地阻擋UVB和較短的UVA波長。
氧化鋅提供更廣泛的保護，除UVB外，幾乎覆蓋整個UVA光譜。
無機過濾器的濃度和顆粒大小會影響其功效和化妝品外觀。使用較大顆粒的舊配方在皮膚上可能會呈現白色和不透明。然而，現代技術使用微細粉和納米顆粒形式的二氧化鈦和氧化鋅，能提供高水平的紫外線保護，同時提升透明度和化妝品優雅度。
要達成有效且均衡的紫外線防護，需要在防曬產品中仔細組合不同的有機和/或無機濾鏡。各地的法規指導方針要求最低太陽防護係數（SPF）值以提供UVB防護，並且設定UVA防護標準，通常要求UVA防護係數（UVAPF）至少為SPF值的三分之一，且關鍵波長需超過某一臨界值。覆蓋UVB和UVA的全光譜防護日益受到重視，這對於降低皮膚癌和早期皮膚老化的風險非常重要。
光穩定性是防曬霜配方性能中的關鍵因素。一些紫外線濾光劑，特別是某些有機濾光劑如阿伏苯宗，會在暴露於紫外線輻射後降解，導致其保護效果隨時間減少。為了解決這個問題，配方師通常在配方中加入穩定化合物，以幫助維持紫外線濾光劑在日曬時的完整性和有效性。例如，將阿伏苯宗與某些UVB濾光劑如奧克立林或特定的苯基樟腦及二苯基氰基丙烯酸酯衍生物結合可以提高其光穩定性。
防曬配方可分為含水的和無水的。含水配方通常使用乳化劑或穩定劑。無水配方常見於固體棒和一些滾珠塗抹形式，可能包含環硅氧烷等成分，作為臨時溶劑傳遞及固化劑。
監管框架規範防曬霜的成分和標籤。在美國，防曬霜作為非處方（OTC）藥物由食品和藥物管理局（FDA）監管。法規規定了允許的紫外線過濾成分、其最大濃度以及標籤要求，包括SPF和廣譜聲明。其他地區如歐洲和澳大利亞也有類似的法規，但在允許的過濾成分和測試協議上存在差異。
除了紫外線過濾劑外，防曬霜配方通常還包含其他成分以增強其化妝品特性和皮膚益處。這些成分可能包括潤膚劑、保濕劑、抗氧化劑和防腐劑。抗氧化劑可以提供額外的保護，對抗由紫外線暴露產生的自由基，這些自由基並未被過濾劑直接阻擋。 總之，防曬霜配方依賴於有機和/或無機紫外線過濾器的組合，以提供對有害紫外線輻射的廣譜保護。過濾器的選擇、其濃度和整體配方對於實現所需的SPF和UVAPF、確保光穩定性以及保持化妝品的可接受性至關重要。監管要求在指南開發和標籤防曬產品方面發揮著重要作用，以確保消費者的安全和有效性。