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과다노출된 부위는 약간 붉게 되거나 압통을 느끼는 것에서부터 심한 통증, 부종, 물집이 생기는 데 이르기까지 여러 가지 정도의 반응을 나타내며, 쇼크·오한·발열·구역질 등을 비롯한 전신적 증상이 나타나기도 한다.

자외선에 노출된 뒤 보통 6~12시간 이내에 눈에 띄는 증상이 나타나며 24~28시간 이내에 최고에 달했다가, 점차 완화되면 화상의 심한 정도에 따라 그 부위가 가볍게 그을리거나 피부가 벗겨진다.

햇빛 화상은 자외선에 노출된 지 15분 이내에 시작되어 염증(홍반)을 유발한다. 표피손상을 줄이기 위해서 멜라닌 색소(멜라닌 생성세포로 불리는 표피세포에 의해 생성됨)는 산화과정을 통해 검게 변한다. 2~3일 내에 멜라닌 생성세포는 커지고 그 수도 증가하여 더 많은 멜라닌을 생성한다. 경미한 화상일 경우 수일 내에 보호갈색막이 형성된다. 손상피부에 냉찜질을 하거나 진통제를 투여하면 동통이 다소 완화될 수 있다. 보호갈색막이 충분히 생성될 때까지 자외선에 노출되는 것을 삼가거나 파라아미노벤조익산(PABA) 또는 벤조페논을 함유하는 햇빛차단제를 발라주면 심한 햇빛 화상을 예방할 수 있다.

장시간 동안 반복해서 햇빛에 노출되면 주로 얼굴에 나타나는 기저세포암종(작고 매끄러운 결절) 등의 많은 피부질환이 생긴다.