A fotobiomodulação atua predominantemente por efeito fototérmico, promovendo aumento sustentado da temperatura tecidual, o que explica seus efeitos analgésicos e anti-inflamatórios, independentemente do comprimento de onda utilizado.

A absorção fotônica na faixa do vermelho ao infravermelho próximo está relacionada, entre outros cromóforos, à citocromo c oxidase, podendo modular a cadeia respiratória mitocondrial, com respostas dependentes da dose segundo modelo bifásico.

A aplicação de energias mais elevadas, dentro da janela terapêutica, produz necessariamente maior efeito biológico, uma vez que a resposta celular é diretamente proporcional à densidade de energia administrada.

A penetração tecidual da fotobiomodulação é determinada exclusivamente pela potência do equipamento, sendo o comprimento de onda um fator secundário sem impacto clínico relevante.