Một thử nghiệm patch test dựa trên nguyên tắc của phản ứng quá mẫn loại IV.

Bước đầu tiên để trở nên dị ứng là nhạy cảm (sensitization). Khi da bị tiếp xúc với chất gây dị ứng, các tế bào biểu hiện kháng nguyên (APCs) - còn được gọi là tế bào Langerhans hoặc tế bào Dendritic Cell - phóng đại chất, phá vỡ nó xuống thành các thành phần nhỏ hơn và đưa chúng lên bề mặt của chúng tới các phức hợp tương hợp chính tương ứng loại hai (MHC-II). Sau đó, APC di chuyển tới một hạch bạch huyết, nơi nó trình bày các chất gây dị ứng được hiển thị cho tế bào T CD4, hoặc tế bào T-helper. Tế bào T trải qua sự mở rộng dòng vô tính và một số dòng vô tính của các tế bào T nhạy cảm đặc trưng kháng nguyên mới được tạo thành trở lại vị trí tiếp xúc với kháng nguyên.Khi da tiếp xúc với kháng nguyên một lần nữa, các tế bào nhớ trong da nhận ra kháng nguyên và tạo ra các cytokine (tín hiệu hóa học), làm cho nhiều tế bào T di chuyển từ các mạch máu. Điều này bắt đầu một chuỗi miễn dịch phức tạp dẫn đến viêm da, ngứa, và phát ban điển hình của viêm da tiếp xúc.

Nói chung, phải mất từ ​​2-4 ngày để có phản hồi để phát triển. Patch test chỉ là sự khởi phát của một viêm da tiếp xúc trong một khu vực nhỏ.