牙膏三色原理是通過特殊的灌裝設備，將三種膏體均勻勻速按比例灌入牙膏管裏，所以擠出來是三色。牙膏就是非牛頓流體中的剪切變稀類型，又叫做賓漢流體。由於牙膏內部的高分子填充物形成了三維網狀結構，具有一定的強度。在不受外力擠壓，或外力很小時，牙膏有點像固體，幾乎沒有流動性，其中的不同顏色成分擴散非常慢。
當受到的外力較大時，這種三維網狀結構則被破壞，隨即發生流動。所以當你擠牙膏時，它才會從管子裏面流出來，而被擠出放在牙刷上不動時，又變得像固體了。牙膏是在牙粉的基礎上改進形成的，早期的牙粉主要用碳酸鈣作為摩擦劑、以肥皂為表面活性劑。
20世紀40年代起，由於科技的迅速發展，牙膏工業也得到很大的改進，一方面是新的摩擦劑、保濕劑、增稠劑和表面活性劑的開發和應用，使牙膏產品質量不斷升級換代；另一方面，牙膏還從普通的潔齒功能發展為添加藥物成為防治牙病的口腔衞生用品，最突出的是加氟牙膏，使齲齒病發病率大大減少。1945年，美國在以焦磷酸鈣為摩擦劑、焦磷酸錫為穩定劑的牙膏中添加氟化亞錫，研製出了世界上第一支加氟牙膏。
牙膏的分類方法很多，可按酸鹼度分類、按研磨劑分類、按洗滌劑分類等。隨着市場和消費者要求的變化，牙膏名稱也是多樣化的。
