沁色是出土玉器的常见外部特征，也是鉴定古玉真伪的重要依据
一、古玉沁色成因的自然科学研究
（一）白沁成因的研究：
青玉单耳龙纹杯 宋 经火呈白色
白沁成因——高温白化说
刘大同《古玉辨》曾云“玉受地火者，皆变为白色，俗称为石灰沁，即今所谓鸡骨白、象牙白是也”
古人是否会将玉器焚烧加热呢？有学者推测高温处理可以降低玉料的硬度，更便于雕刻加工，古人可能在雕刻前将玉料预先高温加热，因而导致玉器白化；另有学者认为按照古代祭仪，古人在某些特定的祭祀活动中会将玉器用火焚烧，也会导致玉器变白，如商代卜辞中的以玉燎祭即以火焚烧玉器进行祭祀。
白沁
白沁成因——酸碱腐蚀说
沁色形成于地下较为复杂的微观环境中，周围的土壤条件无疑会对玉器产生较为直接的影响，不少学者认为白沁的形成缘于土壤中的酸或碱性物质，如杨伯达先生曾提出“杭州余杭地区土壤中氢氟酸含量较高,对良诸文化玉器由表及里的侵蚀就较为严重,使之均变为鸡骨白”。
尽管在自然环境中并不具备实验中的强酸、碱条件，但可以推测在酸、碱性土壤中长期埋藏，不断腐蚀，肯定会导致古玉结构逐渐变化以至形成鸡骨白沁色，因此“酸碱腐蚀说”就古玉白沁问题的解释具有一定的合理性。
白沁
白沁成因——风化成因说
“风化成因说”基本认为古玉的白沁主要缘于玉器受沁后矿物结构变疏松，晶体形状与方向改变而形成孔隙，从而导致玉器的透光性变差，光线照射时因发生折射、散射而不能透过，因而器表呈现白化的现象，这其中可能既有物理风化的作用，也有化学风化的影响。
（二）彩沁成因的研究
除白沁以外，古玉器沁色还包括红、黄、褐、 绿、黑等多种色调，我们暂且统称为“彩沁”，其中红沁旧称血沁、朱砂沁，黄沁旧称土沁、松香沁，黑沁旧称水银沁、黑漆古等。
白玉螭纹剑格 宋 黄沁
白玉龙纹坠 唐 黄沁
红、黄、褐色沁成因——褐铁矿渗入、铁离子氧化
红、褐、黄、黑沁的形成可能与天然状态下和田仔玉的皮色成因类似，主要为铁离子致色，一部分来源于玉石自身铁离子的氧化，一部分来源于周围环境中氧化铁的渗入，并因铁含量的差异呈现出不同的色调。
青玉鳜鱼坠 唐 黑褐沁
黑沁成因 ——铁元素渗入透闪石转化为阳起石
就古玉黑沁的成因来说学者们也有不同的观点。从目前的研究来看，似乎可以肯定多数黑沁的形成与古人所谓的“水银沁入”无关，自然界液态水银极少而又易于挥发，古玉埋藏环境中是否存在液态藏品征集KLX 13，101，713，004水银值得怀疑，杨伯达先生也曾指出：“水银既不能附着玉表，更不能深入玉肌，所以这种说法是错误的”。
黑沁
黑沁成因 ——高温处理有机物碳化
多位学者所做的实验表明浅色透闪石玉器经加热到特定的温度时可以呈现棕黑色或黑色，闻广先生据此推测西安沣西遗址出土的棕黑色西周透闪石玉璧即为高温加热所致。
黑沁
黑沁成因 ——有机物渗入
有学者研究认为是玉器表面裂隙中渗入的有机物加热碳化呈色所致，这种观点可作为黑沁成因之一说。此外，钱宪和先生通过检测发现古玉黑沁部分的铁元素含量较高，推测外界铁元素的渗入导致透闪石转化为阳起石并因此形成黑沁。刘如水先生认为古玉埋藏时土壤中有机质的渗透与氧化及三价铁离子的渗入导致黑沁的形成。
绿沁
绿沁成因——铜氧化物渗入
关于古玉绿沁的成因目前学者研究的不多，传统观点认为绿沁是由于玉器埋藏时靠近青铜器，因此受青铜锈蚀的浸染而致。此类复合镶嵌器物的青铜、玉石接触部位，玉器器表常常附着有蓝、绿色矿物，经检测蓝色的为蓝铜矿，绿色的为孔雀石、锌孔雀石，三者都是青铜合金元素的氧化物，由此说明青铜器与玉器埋藏时如果相互接触，铜锈附着于玉器表面，年代久远会逐渐渗入并形成绿沁。
此外需要说明的是传统的“沁”的定义不仅包括玉器颜色的变化，还包括玉器质地的改变，如旧称“丁金沁”、“烂斑”等多为玉料受酸、碱溶蚀而形成的孔洞，“土锈”则多为土壤中的胶体溶液附着于玉器表面结晶而形成。
二、沁色的形成与宏观环境的关系
沁色的形成与所在地区气候、土壤等宏观环境有关，不同地区出土玉器，虽属同类玉料、埋藏时间相近，但沁蚀程度往往区别较大。
红山文化
红山文化
其一、辽西红山文化区属温带大陆性草原气候、弱酸性土壤，玉器沁蚀多数较为轻微，沁色一般为较薄的层状黑沁、白沁。
良渚文化
其二、长江下游良渚文化区，属亚热带季风气候、强酸或酸性土壤，古玉的风化淋滤作用充分，玉器沁蚀严重，多不透明的鸡骨白。