O pigmento azul ultramarino é notoriamente instável e desbota quando exposto à luz, calor ou umidade. O azul ultramarino é um pigmento feito de lápis-lazúli, uma pedra semipreciosa. A composição química exata do azul ultramarino pode variar ligeiramente dependendo da fonte do lápis-lazúli, mas os principais componentes do azul ultramarino são ultramarino, lazurita e calcita. Ultramarino é um silicato complexo de enxofre e alumínio. A lazurita é um mineral azul profundo que confere ao azul ultramarino sua cor característica. A calcita é um mineral comum encontrado em muitos tipos de rochas.

O desbotamento do azul ultramarino é devido à quebra da molécula ultramarina. Essa degradação pode ser acelerada pela exposição à luz, calor ou umidade. Quando o azul ultramarino é exposto à luz, os fótons da luz interagem com os elétrons da molécula ultramarina, fazendo com que fiquem excitados. Essa excitação pode fazer com que os elétrons se movam para níveis de energia mais elevados, o que faz com que os elétrons se tornem desemparelhados. Esse processo, conhecido como fotooxidação ou fotólise, cria radicais livres, que atacam a molécula ultramarina e levam à quebra do pigmento.

O mesmo se aplica à exposição ao calor e à umidade. Quanto maior a temperatura ou umidade, mais rápida será a taxa de degradação. Isso ocorre porque o calor e a umidade fazem com que as moléculas ultramarinas vibrem mais, o que as torna mais suscetíveis ao ataque dos radicais livres.

Como resultado de todos esses fatores, o azul ultramarino não é considerado um pigmento permanente e não deve ser usado em obras de arte que serão expostas à luz, calor ou umidade. Porém, pode ser utilizado em obras de arte que não ficarão expostas a essas condições.