Biologicamente, la pelle secca deriva da un deterioramento della barriera cutanea, composta principalmente da cellule cornee e lipidi intercellulari. Questa barriera cutanea svolge un ruolo fondamentale nel trattenere l'acqua nell'epidermide e protegge la superficie della pelle dalle aggressioni esterne.
Quando la barriera è alterata, permette all'acqua di fuoriuscire attraverso un fenomeno noto come perdita di acqua insensibile (IWL), portando alla disidratazione della pelle. Inoltre, una produzione insufficiente di sebo da parte delle ghiandole sebacee aggrava questo squilibrio riducendo la protezione lipidica naturale della pelle. La pelle secca può anche essere legata a una riduzione dei fattori idratanti naturali (NMF), come gli aminoacidi e l'urea, che aiutano a mantenere l'umidità nello strato corneo.
Questo tipo di pelle può essere aggravato da fattori esterni (freddo, vento, prodotti aggressivi) o interni (invecchiamento della pelle, squilibri ormonali).