La teoría detrás de la terapia de baño de contraste es que el agua caliente causa vasodilatación del flujo sanguíneo en la extremidad o el cuerpo seguido por el agua fría que causa vasoconstricción, aumentando la circulación sanguínea local. Además, los vasos linfáticos se contraen cuando se exponen al frío y se relajan en respuesta al calor. El sistema linfático, a diferencia del sistema circulatorio, carece de una bomba central. Al alternar calor y frío, se cree que los vasos linfáticos se dilatan y se contraen para «bombear» y mover el líquido estancado fuera del área lesionada y que esto afecta positivamente el proceso de inflamación, que es el mecanismo principal del cuerpo para curar el tejido dañado.Un estudio mostró que las fluctuaciones en la temperatura intramuscular eran más bajas que las causadas por un baño caliente solo.

Otros estudios indican que el estrés térmico parece influir positivamente en el sistema inmunitario.

Un par de estudios publicados en 1994 y 1997 por William Myer y colegas de la Universidad Brigham Young investigaron esta afirmación utilizando termómetros montados en agujas colocados justo debajo de la piel y a 1 cm de profundidad en el músculo de la pantorrilla. En ambos estudios, los sujetos se sometieron a una rutina de contraste de 20 minutos, comenzando con calor y alternando con frío cada cuatro minutos. En el estudio de 1994 se utilizaron dos bañeras de hidromasaje, mientras que en el de 1997 se utilizaron compresas calientes y bolsas de hielo. En ambos casos, Myer et al. encontró que, mientras que la terapia de contraste causó fluctuaciones en la temperatura de la piel, las temperaturas musculares no cambiaron significativamente durante la terapia de contraste. El cuerpo probablemente fue capaz de desviar el flujo sanguíneo para que la temperatura muscular profunda se mantuviera a un nivel bastante constante. Tener esta suposición sobre la terapia de contraste anulada obligó a las investigaciones a buscar otros mecanismos posibles.