由于釉質和牙本質同時形成在一個基底膜的相對側，所以同一次的劑量能在兩個組織中形成黃色層；但在牙本質中的沉積比在釉質中高4倍，而且在釉質中僅為彌散性的非帶狀色素。這是由于牙本質磷灰石晶體小，總表面積比釉質磷灰石晶體大，因而使牙本質吸收四環素的量較牙釉質為多。
又由于黃色層呈波浪形，似帽狀，大致相似于牙的外形，所以一次劑量引起的色素能在一個牙的大部分表面看到；而長間隙重復的劑量并不出現間隔的水平著色。在牙著色的同時，還有骨組織的著色，但是后者可隨骨組織的生理代謝活動而使著色逐漸去除；然而牙的著色卻是永久的。此外，四環素還可在母體通過胎盤引起乳牙著色。
四環素對牙的主要影響是著色，有時也合并釉質發育不全。由于四環素分子有螯合性質，可與牙齒組織形成穩固的四環素正磷酸鹽復合物，此物質能抑制礦化的兩個相，即核化和晶體的生長。
四環素對牙著色和釉質發育不全的影響程度，與下列因素有關：
①四環素族藥物本身的顏色，如：地美環素呈鎘黃，土霉素呈檸檬黃色。
②降解四環素而呈的色澤，因為四環素對光敏感，可以在紫外線或日光下變色。
③四環素在牙本質內，因結合部位的深淺而使牙本質著色的程度有所不同，當著色帶越靠近釉牙本質界時，越易著色，因而在嬰兒早期，形成外層牙本質時，用藥影響最大。
④與釉質本身的結構有關，在嚴重釉質發育不全，釉質完全喪失時，則著色的牙本質明顯外露；如果輕度釉質發育不全，釉質喪失透明度而呈白堊色時，可遮蓋著色的牙本質，反而使牙色接近正常。