三氧化鎢薄膜可以通過適當能量的光輻照而呈現顏色。當三氧化鎢薄膜被光輻射時，將產生電子e-和空穴h+，光生電子進三氧化鎢的導帶，光生空穴與薄膜表面的吸附水反應，生成H+，然後擴散到三氧化鎢內部，導致顏色發生變化。
三氧化鎢薄膜的光致變色機理可用以下方程表示：
WO3+hv→WO3*+e-+h+
h++1/2H2O→H++1/4O2
WO3+xe-+xH+→HxWO3
純粹的三氧化鎢薄膜只感應紫外光，因此，對於未經過預處理的三氧化鎢初始膜，電子和空穴只能通過紫外光激發產生，當經過陰極極化後，晶格中產生陷阱能級，這些能級處在禁帶區域內，能被可見光激發，導致可見光變色。
什麼是光致變色？
光致變色是指一種化合物A在受到一定波長的光照射時，可進行特定的化學反應，獲得另一種產物B，由於結構的改變導致其吸收光譜發生明顯的變化，而在另一波長的光照射下或熱的作用下，又能恢復到原來的形式。光致變色是一種可逆的化學變化。
在光的作用下能發生可逆顏色變化的化合物，稱為光致變色化合物或光致變色體。
如果A狀態是有色的，光照後變為無色的B狀態，B通過光化學或熱化學的途徑又回到有色狀態A，則該體系稱為逆光致變色現象。
