Manifestasi klinis fluorosis gigi ditandai dengan plak berkapur hingga kecoklatan pada email yang meletus pada periode yang sama, dan pada kasus yang parah, ada juga cacat parenkim pada email. Secara klinis, sering diklasifikasikan sebagai berkapur (ringan), bernoda (sedang) dan cacat (parah) sesuai dengan tingkat ringan, sedang dan beratnya. Pada tahun 1931, Churchill pertama kali menegaskan bahwa kandungan fluoride yang tinggi dalam air adalah penyebab penyakit ini. Pada tahun yang sama, Smith menggunakan fluoride untuk percobaan pada tikus, membuktikan bahwa kandungan fluoride yang tinggi dapat menyebabkan penyakit ini. Secara umum diyakini bahwa 1ppm (1mg/L) fluoride dalam air adalah tepat, dan konsentrasi ini dapat secara efektif mencegah karies dan tidak menyebabkan fluorosis gigi. Namun, faktor individu dan kondisi kehidupan lainnya dapat membuat perbedaan dalam persepsi fluoride. Air minum adalah salah satu sumber asupan fluoride terbesar, dan asupan fluoride air ditentukan oleh usia orang tersebut, kondisi iklim, dan kebiasaan diet. Konsentrasi optimal fluorida air tergantung pada suhu maksimum tahunan rata-rata daerah setempat, yaitu 0,7 ~ 1,2 ppm di Amerika Serikat dan 0,7 ppm di Guangzhou; negara kita adalah wilayah yang luas, dan perbedaan suhu antara utara dan selatan sangat besar, sehingga tidak mungkin hanya ada satu konsentrasi yang sesuai. Oleh karena itu, konsentrasi fluorida standar kualitas air kami saat ini sebesar 0,5-1 ppm harus sesuai. Penyerapan fluorida dalam makanan tergantung pada kelarutan fluorida anorganik dalam makanan dan kandungan kalsium. Jika senyawa kalsium ditambahkan, penyerapan fluoride akan berkurang secara signifikan. Percobaan pada hewan telah mengkonfirmasi bahwa jumlah vitamin A dan D yang cukup serta jumlah kalsium dan fosfor yang tepat dapat mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh fluoride pada organisme. Hal ini menunjukkan bahwa kandungan fluoride yang tinggi bukan satu-satunya penyebab fluorosis gigi, karena tidak semua orang di daerah dengan kandungan fluoride yang sedikit lebih tinggi di dalam air menderita penyakit ini. Selain itu, terjadinya fluorosis gigi tergantung pada seberapa banyak fluoride yang masuk ke dalam tubuh. Fluor terutama merusak sel enamel kuman gigi selama perkembangan email, oleh karena itu, fluorosis gigi hanya dapat terjadi jika terlalu banyak fluor yang masuk ke dalam tubuh selama periode mineralisasi perkembangan gigi. Jika sebelum usia 6, 7 tahun, tinggal jangka panjang di air minum yang mengandung fluorida di daerah endemik tinggi, meskipun kemudian pindah ke tempat lain, tetapi juga tidak dapat menghindari erupsi gigi permanen yang terlibat di kemudian hari; sebaliknya, seperti usia 7 tahun sebelum pindah ke daerah dengan kandungan fluorida tinggi, tidak ada fluorosis gigi. Alkali fosfatase dapat menghidrolisis berbagai macam fosfolipid, menyediakan fosfor anorganik yang cukup dalam metabolisme tulang dan gigi sebagai bahan baku pembentukan garam tulang. Ketika konsentrasi fluorida meningkat, aktivitas alkali fosfatase dapat dihambat, yang mengakibatkan gangguan tulang seperti hipoplasia email, kekurangan mineral dan tulang rapuh. Hasilnya adalah mineralisasi yang buruk pada matriks interkolumnar dan hipermineralisasi pada kolom email. Hal ini lebih terlihat jelas pada email superfisial; email superfisial mengandung sekitar 10 kali lebih banyak fluoride daripada email dalam. Oleh karena itu, email superfisial pada fluorosis gigi berpori-pori dan mudah menyerap pigmen asing seperti senyawa mangan dan besi untuk menghasilkan fluorosis. Jumlah mikroporositas pada fluorosis gigi yang parah dapat mencapai 10 hingga 25 persen, terletak di antara kolom email dan didistribusikan di sepanjang garis melintang. Jika volume yang ditempati oleh porositas ini besar, permukaan email akan runtuh, membentuk hipoplasia email seperti fossa.