Non tutti i materiali fluorescono. Fortunatamente molti dei materiali usati tradizionalmente in pittura presentano, anche se debole, una emissione per fluorescenza nel visibile. L'emissione di radiazione per fluorescenza può avvenire quando una molecola (fluoroforo), assorbe in modo risonante le radiazioni incidenti e passa ad uno stato elettronico eccitato.

La conseguente emissione di radiazione avviene a lunghezze d'onda maggiori rispetto a quelle assorbite (shift di Stokes).
Quindi quando un dipinto è illuminato da una radiazione UV, questa può venire parzialmente assorbita dalla superficie dipinta.
Parte della radiazione assorbita può quindi venire riemessa nello spettro del visibile (cioè tra 380-780 nm).

NB.- Il fenomeno della fluorescenza può essere indotto in diverse bande spettrali, e conseguentemente generare emissione di varie bande spettrali. In questo frangente ci occupiamo soltanto della fluorescenza UV e pertanto useremo la parola "fluorescenza" come sinonimo di "fluorescenza UV".

L'emissione per fluorescenza dipende dal contributo degli strati più esterni dell'opera d'arte, ovvero dalle vernici (semi-)trasparenti, e dagli strati dipinti, generalmente composti da leganti e pigmenti, e dalle loro interazioni chimiche.