A fenolftaleína é um ácido fraco e incolor na sua forma ácida. Quando adicionado a um ácido, sofre uma reação química chamada protonação, na qual o íon hidrogênio (H+) do ácido se liga à molécula de fenolftaleína.

Isso faz com que a fenolftaleína fique protonada e assuma uma carga positiva. A molécula de fenolftaleína protonada sofre então uma segunda reação química chamada tautomerização, na qual reorganiza sua estrutura molecular para formar um novo composto chamado quinona.

A quinona é responsável pela cor rosa que está associada à fenolftaleína em soluções ácidas. Portanto, quando a fenolftaleína é adicionada a um ácido, ela fica rosada.