Secondo alcuni studiosi la dermatite polimorfa solare è una reazione da ipersensibilità di tipo ritardato determinata da uno o più fotoallergeni non identificati. A sostenere questa tesi è la natura dell'infiltrato linfocitario cutaneo, costituito principalmente da linfociti T-helper nelle fasi iniziali e T-suppressor in quelle tardive. Gli individui affetti da questa condizione sembrano disporre di un sistema immunitario particolarmente reattivo verso antigeni indotti dai raggi UV rispetto alla popolazione generale e mostrano una minore incidenza di tumori cutanei correlati con l'esposizione solare rispetto a quella che ci si aspetterebbe in seguito alla loro esposizione cumulativa. Secondo altri la patologia sarebbe causata dalla formazione di un endoallergene in seguito ad esposizioni intense e prolungate a sorgenti di raggi UV (sole, lettini solari, fototerapia con UVB). Non è chiaro se la latitudine, l'intensità, la lunghezza d'onda o la durata di esposizione ai raggi UV siano associate al suo sviluppo.