Çok çeşitli saç boyaları var ve bunlar saç kılı yapısına penetrasyonları  (nüfuz etmeleri) bakımından yarı kalıcı ve kalıcı boyalar olarak sınıflandırılmakta. Yani sınıflandırmada önemli olan, boyanın ne kadar derine işlediği: Saç boyası, saç teli üzerindeki kütikül (kılın dış etmenlere maruz kalan dış katmanı) kısmında kalıp, 10-15 kere şampuanla yıkandıktan sonra geçebilir ya da saç kılı merkezine yani kortexe nüfuz ederek kalıcı olabilir.

Çoğu kez kalıcı boyalarda PH değerini yükseltmek için amonyak kullanılır. Hatta bazı ürünlerde “amonyak içermez” ibareleri olur ama bunun yerine aynı amaçla bir tür alkol olan ethanolamin kullanılır. Bu maddelerin her ikisi de doğal kütikül yağı olan ve saç kılına hidrofobik özellik katan 18 metil ekosoneik asidi, kıldan arındırır, yok eder. Burada önemli olan nokta şu ki kalıcı boyalar, saçta kütikül hasarı yaparak 18 metil ekosoneik asidi (18-MEA) yok eder ve kıl yapısını hidrofilik hale getirir.

Genelde kadınlar saçlarda kullanım süresi daha uzun olduğu için ve orijinal koyu saç rengini daha açtığı için kalıcı boyaları tercih etmekte. Bu boyalar aynı zamanda beyaz ve gri saç tellerinde daha üstün. Boya uygulandıktan sonra zamanla diplerde beyaz saç görülmesinin nedeni boyanın yıkama ile çıkması değil, yeni çıkan saçın beyaz sürgün vermesi. Boyanın saç teli içine işlemesi ve kalıcı olması için bir oksidasyon reaksiyonu gerekli.

Saç boyalarının kanser yaptığına ilişkin görüşler olsa da bu hipotezleri destekleyen tam bir bilimsel araştırma sonucu ortaya koyulamadı. Saçları boyamak hala güvenli ve konforlu bir işlem olsa da uzun süre kalıcı boyalara maruz kalan saçların yapısında oksidatif reaksiyonla kalıcı hasarlar oluşabilir.