La protection offerte par la peau face aux radiations ultraviolettes n'est pas parfaite. Dans un premier temps le bronzage est un processus lent, la peau reste donc très vulnérable lors des premières heures d'expositions. En cas de surexposition solaire, notamment pendant l'enfance et pour les peaux les plus claires il peut y avoir risque de cancer de la peau.
Les principaux facteurs de risques favorisant les cancers de la peau sont :
Cependant un bronzage minimum est nécessaire pour la fixation des vitamines, la consolidation de la masse osseuse, le sommeil.
Une méta-analyse indique que les bénéfices des courtes expositions solaires des bras et des jambes ou des mains, des bras et du visage (15–20 minutes plusieurs fois par semaine sans protection) seraient plus grands que les risques. La réserve de vitamine D constituée par l'exposition régulière au soleil permettrait de prévenir des milliers de décès attribués au cancer aux États-Unis. En effet, aux États-Unis, de 50 à 60 000 personnes meurent chaque année de cancer dû à une exposition insuffisante aux UVB (probablement via une insuffisance en vitamine D), ce qui est davantage que les 8 800 morts dues aux mélanomes et aux carcinome spinocellulaire.
Le mécanisme du bronzage est double :
Sous l’effet des UV, les kératinocytes secrètent l’hormone alpha-MSH par scission de la pro-opiomélanocortine (POMC), grâce à l'action d’une protéine appelée p53. L’alpha MSH s’attache aux mélanocytes et stimule la production de mélanine. P53 étant également une protéine produite en cas de stress, cela pourrait expliquer l’hyperpigmentation qui apparait parfois, particulièrement chez les personnes âgées, en cas d’irritation prolongée de la peau.
Par ailleurs, la formation d’alpha-MSH à partir de POMC produisant de l’endorphine b supposée contribuer à un sentiment de bien-être, David E Fisher, directeur de la recherche ayant mis en évidence le rôle de p53 dans le bronzage, propose que la libération d’endorphine lors de ce processus pourrait encourager les gens à s’exposer au soleil. L’ensemble des processus favoriserait la protection contre les cancers cutanés. En effet, si une exposition au soleil trop longue ou trop brutale est dangereuse, une exposition modérée et régulière peut au contraire constituer une protection, sauf chez les personnes dépourvues de la capacité de bronzer.