Das Molekül wird chemisch als 2-Phenyl-1H-benzimidazol-5-sulfonsäure beschrieben und besitzt die Formel C13H10N2O3S. Seine molare Masse beträgt 274,30 g/mol. Es zählt zu den organischen UV-Filtern; die Quelle ordnet Phenylbenzimidazole Sulfonic Acid genauer als löslichen organischen UVB-Filter ein. In der Formulierung kommen auch Salze der Säure zum Einsatz, da die freie Säure nur schwer wasserlöslich ist.
Der Wirkmechanismus organischer UV-Filter beruht auf der Aufnahme von Energie aus ultraviolettem Licht. Trifft ein Photon mit passender Energie auf das Molekül, kann ein Elektron in einen höheren Energiezustand übergehen. Beim Zurückkehren in den Ausgangszustand wird die aufgenommene Energie als Wärme oder als längerwellige Strahlung abgegeben. Für PBSA wird daraus eine Filterwirkung vor allem im UVB-Bereich von etwa 280 bis 320 nm abgeleitet.
Die Absorption von UVB ist der wesentliche Beitrag dieses Filters; sein UVA-Schutz ist dagegen begrenzt. Eine Quelle beschreibt eine besonders geringe Filterleistung zwischen 340 und 400 nm. Daraus folgt auf Formulierungsebene, dass PBSA mit einem Filter kombiniert werden kann, der UVA besser abdeckt. Genannt werden unter anderem Avobenzone, Bemotrizinol, Titandioxid und Zinkoxid als mögliche Kombinationspartner.
Die Absorptions- und Energieabgabe erklären, weshalb der Stoff als UV-Filter eingesetzt wird, sie beschreiben aber den molekularen Mechanismus und nicht für sich allein einen messbaren Effekt jedes einzelnen Endprodukts. Für kosmetische Mittel hängen die Eigenschaften eines Filtersystems auch davon ab, welche weiteren Filter eingesetzt werden und wie das Produkt formuliert ist. Unterschiede zwischen organischen Filtern betreffen unter anderem Absorptionsbereich, Photostabilität, Löslichkeit und Penetrationsvermögen. Die belastbare Einordnung des hier beschriebenen Stoffes bleibt deshalb auf seine belegte Funktion als überwiegender UVB-Filter und Lichtabsorber begrenzt.