魚之所以會發出臭味，主要是因爲魚體內的蛋白質和脂肪在長時間暴露於熱量和氧氣中會發生微生物和化學反應。這些反應導致魚腥味的產生，通常是腐敗的第一個跡象。細菌在這些過程中扮演了關鍵角色，尤其是在魚被捕獲後到到達消費者手中的幾天內，魚體內自然生長的細菌開始消耗一種稱爲三甲胺N-氧化物的有機化合物。這種化合物在許多魚類中天然存在，尤其是冷水魚類，這些嗜冷細菌將TMA轉化爲三甲胺，這種分子產生了標誌性的魚腥味和氨味。
此外，魚肉中的細菌還可以將賴氨酸轉化爲屍胺，這也是魚腥味的來源之一。化學反應，如脂質或脂肪的氧化，也會導致魚腥味的產生。
從魚的生理變化來看，魚的生命活動停止後，體內的氧化三甲胺會不斷還原成三甲胺，從而使魚產生腥味。隨着魚的新鮮程度降低，體內的三甲胺成分增加，魚的腥味也就更加突出。
環境因素也會影響魚腥味的形成。例如，淡水魚生長在腐殖質較多的環境中，這些環境適合微生物繁殖生長，淡水魚通過食物鏈攝入這些物質，從而產生土腥味。
在特定的文化背景下，如安徽的臭鱖魚，魚在溼熱的氣溫下部分蛋白質發生分解，產生了淡淡的臭味。儘管聞起來有臭味，但喫起來卻非常美味。這表明魚的臭味並不總是因爲腐敗，有時也可以是一種獨特的風味。