A fotobiomodulação atua principalmente sobre a citocromo c oxidase, cromóforo localizado na mitocôndria, promovendo aumento da produção de ATP, modulação do estresse oxidativo e efeitos antiinflamatórios, especialmente com comprimentos de onda na faixa do vermelho e infravermelho próximo. 

A ação da fotobiomodulação depende da estimulação direta dos fotorreceptores da pele, como os cones e bastonetes, que convertem a luz visível em impulsos elétricos com efeito analgésico. 

O mecanismo de ação da fotobiomodulação está baseado na geração de calor profundo, que promove vasodilatação intensa e lise celular nas áreas de fibrose tecidual. 

O principal cromóforo da fotobiomodulação é a hemoglobina, que absorve a luz e desencadeia resposta imunológica imediata por lise de células inflamatórias.