半永久性染髮剂涂于头髮上，停留20~30min后，用水沖洗，即可使头髮染色。其作用机理是相对分子质量较小的染料分子渗透进入头髮表皮，部分进入皮质，使得它比暂时性染髮剂更耐香波的清洗。

半永久性染髮剂可覆盖较大面积的灰发(达到50%)。在国外也流行一些不同色调的半永久性染髮剂，如由深金黄色至中等棕色。这类染髮剂，由于不会损伤头髮，所以，近年来较为流行，特别是妇女喜欢用焗油型永久性染髮剂。男士使用永久性染髮剂也有增加，1993年约占男士染髮剂销售额的4%。

半永久性染髮剂所用的染料主要是相对分子质量较低，可渗透入外皮和部分渗透进入皮肤的染料，包括硝基苯二胺、硝基氨苯酚、氧基蒽醌、萘醌、偶氮、硷性、活性和金属化染料等各种染料。很多情况下是复配使用。这些染料的选用必须符合有关化妆品的法规，不会对人体有任何毒害，可安全使用。

根据-NO2和-NHR3基团的取代位置，可产生一系列颜色深浅不同、色调不同的染料。

根据硝基和氨基位置，产生一系列不同色调的衍生物。

以氨基蒽醌和羟基蒽醌为基础，用各种取代基取代生成一系列氨基蒽醌染料。这类染料是一类分散染料，通过取代基的氮、氧和硫原子产生与头髮的亲合力，使头髮染色。

硷性染料也可用于暂时性染髮剂。近年来，一些硷性染料开始较广泛地套用于半永久性的染髮剂。Arianor系列头髮染料(Warner & Jenkinson Europe)套用较广。一些物理和化学性质、毒理学性质和颜色复配等方面都进行过较深入的研究。

这类硷性染料着色力良好，由于分子本身带色，不需要添加其他偶合剂。上述各种染料分子结构相似，能确保每种色调对头髮亲合力相近，使染髮和洗涤过程的色调不会因各种染料亲合性的不同而引起变化，易于配成各种色调，且它们与头髮配伍性好，不会严重影响头髮的天然光泽，与皮肤和纤维亲合性较低，不会沾污毛巾和衣物，还有良好的耐光性。氯化钠存在会影响染料的吸着。

近年来，这类染料在半永久性染髮剂中套用日渐增加，可用于染髮乳液、凝胶和摩丝等。

除上述各种半永久性染髮剂染料外，还有偶氮染料(如分散黑9)、活性染料(如二氯三嗪、单氯三嗪和三氯嘧啶等)、金属化染料(染髮时生成带色的金属络合物)等。

半永久性染髮剂的剂型包括染髮香波、染髮固发液、染髮摩丝、染髮凝胶、染髮润丝和护髮素、染髮膏和焗油等。其基质配方组成有差别，可参看具体配方实例。

Casperson提出半永久性染髮剂的典型配方，可根据不同剂型选择不同的基质。

半永久性染髮剂所用的染料是直接染料，为了增加染料往头髮皮质里的渗透，文献中曾报导过一些增效剂。增效剂主要包括一些溶剂和溶剂的混合物，例如聚氧乙烯酚醚类[Ar(OCH2CH2)1~4OH]、N-取代甲醯、苯氧基乙醇和乙二醇乙酸酯、N,N-二甲基醯胺C5~9单羧酸酯、N,N,-N',N'-四甲基醯胺C9~19二羧酸酯、二聚油酸、烷基乙二醇醚、苄醇和低碳羧酸酯或环己醇、尿素和苄醇、苄醇和N-烷基吡咯烷酮。

实际上，头髮的孔隙大小是不均匀的，髮根与发尖是不同的，靠近髮根的头髮表皮要緻密得多，在梳、刷、暴露于大气和化学处理(如烫髮)时，可能损害或除去头髮的表皮；许多头髮尖部位可能完全没有表皮。这样会使受损伤的头髮吸附更多的染料，往往容易造成发尖部分颜色深、髮根部颜色浅。使用分子大小不同的染料可减轻这样染髮剂过程的上色差别。