Cuando se agrega fenolftaleína a una base, ésta sufre un cambio de color de incoloro a rosa. Esto se debe a que la fenolftaleína es un ácido débil que dona un protón (H+) en soluciones ácidas, lo que da como resultado una solución incolora. Sin embargo, en soluciones básicas, los iones hidróxido (OH-) de la base reaccionan con la fenolftaleína protonada, provocando que pierda su protón y forme el anión fenolftaleína. Este anión es responsable del color rosado que se observa en las soluciones básicas.

La reacción química que tiene lugar se puede representar de la siguiente manera:

HIn (incoloro) + OH- (base) → In- (rosa) + H2O

Donde HIn representa la fenolftaleína protonada e In- representa el anión fenolftaleína.

El cambio de color de la fenolftaleína es reversible, lo que significa que puede volver a ser incoloro si el pH de la solución se reduce nuevamente agregando un ácido. Esta propiedad hace que la fenolftaleína sea un indicador útil para valoraciones ácido-base, donde se utiliza para señalar el punto de equivalencia, o el punto en el que el ácido y la base han reaccionado completamente.