Ce phénomène s’explique par le fait qu’en ouvrant les oignons, des enzymes se dégagent instantanément : les allinases. L’odeur caractéristique des oignons est quant à elle, est due à des sulfoxydes. Ces derniers entrant alors en contact avec les allinases fraîchement libérées, sont convertis en acide sulfonique instable et rapidement transformé ensuite en oxyde de propanethial. Cet élément étant un gaz volatile, il va entrer en contact avec l’eau à la surface des yeux et subir une transformation en acide sulfurique léger.
C’est alors que les terminaisons nerveuses de la cornées déclenchent en réaction un mécanisme de défense consistant en la formation des larmes par la stimulation des glandes lacrymales. Cependant, la production d’un surplus d’eau à la surface des yeux causé par les larmes, entraîne une surproduction d’acide sulfurique léger car le gaz volatile émis par l’oignon est toujours présent dans l’environnement. Ceci déclenche alors une véritable crise de larmes due à une conversion supplémentaire de l’oxyde de propanethial en acide sulfurique léger au contact des larmes précédemment versées.