纹身是通过在皮肤的上层（表皮）注入不可磨灭的墨水到底层的真皮层。所以一开始表皮和真皮层都有色素沉积。然而，覆盖在纹身墨水沉积物上的受损表皮会脱落，取而代之的是不含色素的新表皮细胞。
真皮主要由胶原纤维、弹性蛋白和纤维外基质（以前称为基质，由称为糖胺聚糖的大分子组成，其功能是吸引和抓住水分子）组成。虽然真皮的成分不断重塑，受损的胶原纤维被去除，新的胶原纤维沉积（除了某些条件下，如慢性晒伤，胶原降解增加，新的胶原沉积减少），大多数情况下，真皮保持完整。
除了结缔组织成分，真皮中也有一些皮肤细胞，如成纤维细胞（制造胶原蛋白和其他结缔组织成分的细胞）、巨噬细胞（免疫系统的清洁细胞）和少数炎症细胞，如淋巴细胞。
纹身墨水被注射到真皮的胶原蛋白部分。随后会有一个免疫反应，巨噬细胞会把纹身墨水拿起来，因为它是皮肤的外来物质。一些纹身墨水被巨噬细胞带入淋巴结，排出该区域，但大多数仍被困在真皮层的巨噬细胞内。这些巨噬细胞通常位于真皮血管附近。这就是从外面看到的合成色素。因为巨噬细胞没有溶解和处理色素的机制，所以色素留在了真皮层。
纹身不会给你的细胞染色;它们会给真皮的蛋白质（胶原蛋白）束染色。这些纤维没有皮肤细胞那样的周转率。
这里有一些照片，可以让你知道墨水去了哪里。在第一张照片中，最上面的米色层是由表皮细胞组成的，而表皮细胞的周转率非常高。一个细胞只能存活30到40天，然后从皮肤上脱落。你在米色区域看到的每一个小鳞片都是一个表皮细胞（角质细胞），你可以在表面看到一些已经脱落（剥落）。
但这并不是纹身的目的，除了指甲花等临时性纹身。下面的绿色层是真皮胶原。那是纹身师的针注射墨水的地方。这是一种非常坚硬的蛋白质——事实上，动物毛皮中的这种蛋白质是由皮革制成的，你知道皮革有多坚硬。
这里是一个更详细的扫描电子显微图（SEM）真皮胶原蛋白。如果有人把皮夹克或皮带的样本放在扫描电镜下，它或多或少会是这个样子。纹身的墨水就在那里。
