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O protetor solar deve o seu poder protetor a ingredientes denominados filtros solares, que se dividem em dois grupos. «Mineral» é o nome comum dado aos filtros inorgânicos, dos quais existem apenas dois: o óxido de zinco e o dióxido de titânio. «Químico» é o nome comum dado aos filtros orgânicos, que são compostos à base de carbono e abrangem vários ingredientes diferentes. Um protetor solar mineral utiliza apenas filtros inorgânicos, um protetor solar químico utiliza apenas filtros orgânicos e um protetor solar que combina ambos é conhecido como híbrido.

Ambos os tipos de filtros protegem a pele principalmente através da absorção da radiação UV. Os filtros minerais, juntamente com alguns filtros orgânicos, também refletem uma pequena parte dessa radiação.

O FPS (fator de proteção solar) mede a proteção contra a radiação UVB. Na União Europeia, o FPS mais elevado que pode constar no rótulo de um protetor solar cosmético é o FPS 50+, o que corresponde à categoria de «proteção muito elevada» e é utilizado quando o FPS medido é igual ou superior a 60.

Alguns protetores solares, geralmente concebidos para condições específicas da pele, são classificados como dispositivos médicos em vez de cosméticos, podendo por isso apresentar valores mais elevados, como FPS 100.