黑色素是广泛存在于人的皮肤、黏膜、视网膜、软脑膜及胆囊与卵巢等处，人的表皮约有20亿个黑素细胞，重约1克，平均每平方毫米1560个对称分布于全身。黑素细胞是一种腺细胞，能合成并分泌黑素。黑素的生成、转移与降解过程中，任何一个环节发生障碍，均可影响其代谢，导致皮肤颜色的改变。国外有学者研究了正常人与白癜风患者的培养黑素细胞的生物学特征，DNA合成和酪氨酸酶活性二者无明显差异，但通过透射电镜显示患者的黑素细胞含有扩张或环状的粗面内质网，提示本病的黑素细胞粗面内质网结构和功能有某种内在的缺陷。还有作者报道恢复期患者的血清比正常人和未经治疗者的血清更能促进黑素细胞的生长，表明患者的黑素细胞可能缺乏某种生长因子，血液中可能含有促进黑素细胞生长的物质。

有些人在接触氢醌的衍生物后发生接触部位的色素脱失；另外，高浓度的黑素合成中间产物，尤其是吲哚醌也有可能损伤黑素细胞，因此黑素细胞死亡可能系环境中或自身产生的化学物质的细胞毒性作用所致。国外有人就此提出一种假说来解释白癜风，家禽模型中的羽毛无色素病，即细胞内积聚的毒性物质引起黑素细胞死亡。
1971年Lerner提出黑素细胞自毁学说，认为此病的发生是由于其表皮黑素细胞功能亢进，促使其耗损而早期衰退，并可能是由于细胞本身合成黑素的中间产物(如多巴，5，6-二羟吲哚等)过度产生或积聚所致。Brum发现酪氨酸(包括苯丙氨酸)的许多衍生物及体内生成的酚的降解产物通过抑制多巴形成色素的能力抑制体内色素的合成。实验证明，酚与儿茶酚等对正常或恶性黑素细胞都有损伤作用，如焦儿茶酚、对苯二酚、对叔丁酚、苯酚、丁基酸等化学物质可由外界给予诱发白癜风。人们由于职业等原因，接触并吸收了这些化学品后可诱发白癜风。