Die Theorie hinter der Kontrastbadtherapie ist, dass das heiße Wasser eine Vasodilatation des Blutflusses in der Extremität oder im Körper verursacht, gefolgt von dem kalten Wasser, das eine Vasokonstriktion verursacht und die lokale Durchblutung erhöht. Zusätzlich ziehen sich die Lymphgefäße zusammen, wenn sie Kälte ausgesetzt sind, und entspannen sich als Reaktion auf Hitze. Dem Lymphsystem fehlt im Gegensatz zum Kreislaufsystem eine zentrale Pumpe. Durch den Wechsel von heiß und kalt wird angenommen, dass sich die Lymphgefäße erweitern und zusammenziehen, um stehende Flüssigkeit aus dem verletzten Bereich zu „pumpen“ und zu bewegen, und dass dies den Entzündungsprozess positiv beeinflusst, der der primäre Mechanismus des Körpers zur Heilung von geschädigtem Gewebe ist.Eine Studie zeigte, dass Schwankungen der intramuskulären Temperatur niedriger waren als die, die durch ein heißes Bad allein verursacht wurden.

Andere Studien deuten darauf hin, dass thermischer Stress das Immunsystem positiv zu beeinflussen scheint.Ein paar Studien, die 1994 und 1997 von William Myer und Kollegen an der Brigham Young University veröffentlicht wurden, untersuchten diese Behauptung mit nadelmontierten Thermometern, die direkt unter der Haut und 1 cm tief in den Wadenmuskel platziert wurden. In beiden Studien wurden die Probanden einer 20-minütigen Kontrastroutine unterzogen, die mit Hitze begann und sich alle vier Minuten mit Kälte abwechselte. Die Studie von 1994 verwendete zwei Whirlpools, während die Studie von 1997 heiße Packungen und Eisbeutel verwendete. In beiden Fällen haben Myer et al. fand heraus, dass, während die Kontrasttherapie Schwankungen der Hauttemperatur verursachte, sich die Muskeltemperaturen während der Kontrasttherapie nicht signifikant änderten. Der Körper war wahrscheinlich in der Lage, den Blutfluss abzulenken, so dass die tiefe Muskeltemperatur auf einem ziemlich konstanten Niveau gehalten wurde. Diese Annahme über die Kontrasttherapie zu haben, zwang die Forschung, nach anderen möglichen Mechanismen zu suchen.