炭酸水に含まれる二酸化炭素（炭酸ガス）は分子が小さいため、頭皮から真皮や血管に浸透して吸収されます。すると、二酸化炭素の働きで毛細血管中から血管を広げる物質が分泌され、血行が促進されて酸素や栄養素の巡りもよくなります。
さらに、二酸化炭素には油脂を溶かす性質があるため、毛穴や毛根に詰まった皮脂汚れや整髪料のシリコンなどを取り除いてくれます。炭酸水の気泡にも皮脂のクレンジング効果や、毛穴を引き締める効果があるといわれています。
これら二酸化炭素のさまざまな作用から、より健康的な頭皮環境を整えてくれるというわけです。
炭酸シャンプーは普通のシャンプーよりクレンジング効果が高いので、洗髪後は保湿効果のあるトリートメントをするのがオススメ。また、皮脂の分泌が少ない人（乾燥肌・アトピー肌など）は、炭酸シャンプーをすると皮脂を落とし過ぎる可能性があるので避けたほうがいいでしょう。