La fenolftaleína es un ácido débil que es incoloro en su forma ácida. Cuando se agrega a un ácido, sufre una reacción química llamada protonación, en la que el ion hidrógeno (H+) del ácido se une a la molécula de fenolftaleína.

Esto hace que la fenolftaleína se protone y adquiera una carga positiva. La molécula de fenolftaleína protonada luego sufre una segunda reacción química llamada tautomerización, en la que reorganiza su estructura molecular para formar un nuevo compuesto llamado quinona.

La quinona es la responsable del color rosado que se asocia a la fenolftaleína en soluciones ácidas. Por lo tanto, cuando se agrega fenolftaleína a un ácido, éste se vuelve rosado.