う蝕原性菌は、食品の特に糖質から乳酸などの酸を産生する。歯垢の中に酸が大量に産生されると、口腔内のpH（水素イオン指数）が酸性に傾き、歯の表面のエナメル質を溶かしはじめる。これを脱灰と言う。唾液の作用によって数十分すると、今度はアルカリ性に戻り溶けた歯が補修される。これを再石灰化と呼ぶ。酸性に傾き、アルカリ性に戻る状態をグラフ上の曲線で表したものをステファン・カーブと呼ぶ。
糖質には砂糖やデンプンなど様々な種類がある。酸産生能は糖質の種類によって異なり、砂糖の主成分であるスクロースが最も高く、キシリトールは低い。こうした様々な条件によって歯が脱灰する。この進行の最も重要な因子は、「量」でなく「頻度」である 。一度に大量に摂取することによる脱灰よりも、頻回に脱灰され続けた方が、う蝕が進むとされている。口腔内のpHが低下すると、約30分間エナメル質は脱灰され続ける。また、多量の糖質を摂取することでpHの低下の仕方や脱灰される時間の長さが変わることが知られている。砂糖を溶かした水溶液では砂糖が10%の濃度となるまでこうしたpHや時間が変化する。
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エナメル質が溶けはじめた最初期の段階では、エナメル質に抵抗性があることや、歯が再石灰化するため、エナメル質表層は溶けず、その下から溶け始める。これをエナメル質の表層下脱灰といい、この段階を初期う蝕という。この段階では、まだ、再石灰化により、歯が元に戻る可能性がある。