四环素牙的形成主要与四环素类药物在牙发育矿化期的使用密切相关。
在牙的发育矿化期，若机体摄入四环素类药物，这类药物会与牙组织中的钙结合，形成一种四环素钙正磷酸盐复合物。这种复合物具有特殊的性质，它能够沉积在牙本质中。因为牙本质是构成牙齿主体的硬组织，所以四环素的沉积会对牙齿的颜色和结构产生显著影响。
具体来说，在牙的发育过程中，成牙本质细胞会分泌牙本质基质，当四环素进入人体后，它会与牙本质基质中的钙结合。随着牙本质的不断矿化，四环素钙正磷酸盐复合物就会不断地沉积下来。不同种类的四环素药物，形成的复合物颜色有所不同，可呈现出黄色、棕褐色或深灰色等。而且，这种颜色改变在阳光照射下会逐渐加深，这是因为四环素对光敏感，光照会促使其发生结构变化，进一步加重牙齿颜色的异常。
此外，四环素牙的形成还与用药时期、用药剂量和用药时间长短有关。在婴儿早期形成外层牙本质时用药，着色会相对明显；用药剂量越大、时间越长，牙齿的着色程度也会越严重。同时，如果在牙冠已经形成后再服用四环素类药物，一般不会引起明显的牙齿着色。总之，四环素牙是由于在牙发育矿化期使用四环素类药物，药物与牙组织中的钙结合并沉积，从而导致牙齿颜色和结构改变而形成的。
