Het molecuul fumaarzuur bestaat uit vier koolstof-, vier waterstof- en vier zuurstofatomen; de brutoformule is C4H4O4. Het behoort tot de onverzadigde dicarbonzuren en bevat twee carboxylgroepen en een koolstof-koolstofdubbele binding. De benaming (E)-Butendisäure onderscheidt de trans-configuratie van de cis-vorm maleïnezuur. De chemische eigenschappen van een verbinding hangen ook samen met deze functionele groepen.
Als zuur kan fumaarzuur in een waterige omgeving protonen afstaan, waarbij een zuurrest en hydroniumionen ontstaan. De pH-waarde beschrijft de concentratie van de hydroniumionen die in een oplossing werkzaam zijn; lage pH-waarden duiden op zure omstandigheden. In een cosmetische formule kan neutralisatie met een base de zuurfunctie veranderen, en de pH-waarde hangt af van de formule. Het opgegeven doel in cosmetica is het bufferen en stabiliseren van de pH-waarde, niet een vastgestelde werking op de huid.
Buiten cosmetische formules is fumaarzuur een tussenproduct in de citroenzuurcyclus: het ontstaat uit succinaat en wordt vervolgens omgezet in malaat. Het komt ook voor in verschillende planten, schimmels en korstmossen en wordt in organismen via verschillende stofwisselingsroutes gevormd. Deze biologische rollen verklaren het voorkomen van de verbinding, maar bewijzen op zichzelf geen cosmetische werking na uitwendig gebruik. Ook mogen medische toepassingen van fumaarzuuresters niet worden gelijkgesteld aan het gebruik van fumaarzuur als cosmetische buffer.
Op basis van klinische studies kunnen hier geen onderbouwde uitspraken worden gedaan over cosmetische voordelen. De vaststaande cosmetische informatie beperkt zich tot de functie als bufferende stof voor de regulering en stabilisatie van de pH-waarde. Algemene uitspraken over zuren of andere fruitzuuringrediënten zijn niet automatisch van toepassing op fumaarzuur. Voor de beoordeling van een specifiek product zijn daarom de volledige formule en het vermelde gebruik bepalend.