引起牙斑的原因复杂，现在公认的理论有以下三个阶段：
(1)获得性膜形成阶段：口腔中的唾液糖蛋白是唾液中的一种物质，每个人的唾液中都含有这种物质，当它与牙齿接触时，可附着在牙釉质表面，形成膜样物质，这种膜被称为获得性膜。它为口腔细菌初期粘附提供了基质，为牙斑的形成创造了条件。有资料证明，龈沟是牙齿最先形成获得性膜的部位。
(2)细菌附着阶段：大多数研究者认为，获得性膜对细菌附着具有重要性。观察发现，当牙面获得性膜形成，很快就有细菌附着上去，说明附着速度很快。大量研究资料证实，最先附着在牙面的细菌为血型链球菌和唾液链球菌。细菌在获得性膜的表面生长，并能产酸，使糖蛋白沉积。血型链球菌和变形链球菌能合成葡聚糖，与沉积的糖蛋白一起构成牙斑基质，为牙斑的形成创造了基础。
(3)成熟阶段：细菌在获得性膜上生长、发育、繁殖和衰亡，并在其中进行复杂的代谢活动。据有关资料分析，认为成熟的牙斑的细菌比例是：兼性厌氧链球菌27%，兼性类白喉杆菌23%，厌氧类白喉杆菌18%，胨链球菌13%，韦永氏菌6%，拟杆菌4%，梭状菌4%，奈瑟氏菌3%，弧菌2%。成熟牙斑中致龋性菌为变形链球菌、放射菌、血型链球菌和乳杆菌。
