四环素牙主要是在牙齿发育或者矿化的过程中，服用了四环素类药物导致。
四环素类药物中含有的四环素分子会与牙齿硬组织中的钙发生反应，形成四环素钙正磷酸盐复合物，这种复合物是比较稳固的，会存在于牙本质中，使牙齿发生颜色的改变，呈现荧光黄色，部分人群还可能会伴有釉质发育不全的情况。
乳牙四环素牙主要是孕妇服用四环素类药物，药物通过胎盘被胎儿吸收所造成，恒牙四环素牙主要是出生后至七岁之前的儿童服用四环素类药物导致。