تستخدم واقيات الشمس الفيزيائية مبادئ الفيزياء. تستخدم مستحضرات الوقاية من الشمس هذه جزيئات تشبه الصفائح- والتي، عند وضعها على الوجه، تعمل كمرآة، وتعكس ضوء الشمس لتحقيق الحماية من أشعة الشمس. يعد ثاني أكسيد التيتانيوم وأكسيد الزنك من الأمثلة على المكونات الفيزيائية الواقية من الشمس. إنها تشكل طبقة واقية على الجلد، وتمنع الأشعة فوق البنفسجية من اختراق سطح الجلد. يوفر كلاهما حماية شاملة من الأشعة فوق البنفسجية فئة B، حيث يوفر أكسيد الزنك حجبًا أقوى للأشعة فوق البنفسجية فئة A. تكون واقيات الشمس المادية النموذجية بيضاء اللون،-ملصقة، وتتحول إلى اللون الأزرق عند ملامستها للماء. ومع ذلك، فإن هذه المنتجات لها حدود: قد لا يبدو تأثير الصبغ طبيعيًا على درجات البشرة الداكنة؛ وقد لا تكون مرطبة بدرجة كافية للبشرة الجافة؛ فهي غير مناسبة لتطبيق كامل الجسم-؛ ويجب إزالتها تمامًا باستخدام مزيل المكياج وما إلى ذلك.
تستخدم واقيات الشمس الكيميائية مكونات كيميائية للحماية من أشعة الشمس. تعمل واقيات الشمس هذه عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية. وهي عبارة عن مواد ناقلة للضوء-تمتص الأشعة فوق البنفسجية وتحولها إلى طاقة اهتزازية جزيئية أو طاقة حرارية لتحقيق الحماية من أشعة الشمس. تتضمن الأمثلة حمض بارا-حمض أمينوبنزويك ومشتقاته، وحمض السيناميك. عند تطبيقها على الوجه، تمتص ذراتها ضوء الشمس، وتمنعها من الوصول إلى الجلد. من الناحية النظرية، تعتبر واقيات الشمس الفيزيائية أفضل من واقيات الشمس الكيميائية، ولكن معظم واقيات الشمس المتوفرة في السوق هي واقيات شمس كيميائية.
