Fałszywy uśmiech w rzeczywistości wykorzystuje inne mięśnie niż prawdziwy uśmiech. Ponieważ prawdziwy uśmiech jest mimowolny, a fałszywy jest celowy, różne części mózgu kontrolują mięśnie używane do każdego z nich. Mięsień odpowiedzialny za wyciągnięcie kącików ust na zewnątrz, zygomaticus major, jest aktywny w obu typach, ale w prawdziwych uśmiechach zaangażowane są dodatkowe mięśnie. Kiedy osoba naprawdę się uśmiecha, orbicularis oculi i pars orbitalis kurczą się oprócz zygomaticus major, powodując uniesienie policzków i zmarszczenie skóry wokół oczu. Prawdziwy uśmiech jest również znany jako uśmiech Duchenne’a, ponieważ francuski neurolog Guillaume Duchenne odkrył w XIX wieku różnicę między mięśniami używanymi w sztucznym i prawdziwym uśmiechu.
Jednym z najlepszych sposobów na rozpoznanie fałszywego uśmiechu jest przyjrzenie się końcówkom brwi, które lekko opadają, gdy uśmiech jest prawdziwy. Również w prawdziwym uśmiechu fałd skóry między brwią a powieką przesuwa się w dół. Fałszywe uśmiechy są mniej symetryczne niż prawdziwe, ponieważ dobrowolna kontrola zygomaticus major nie zawsze jest idealna. Prawdziwy uśmiech trwa do pięciu sekund, podczas gdy fałszywy może trwać znacznie dłużej. Chociaż fałszywy uśmiech może być bardzo przekonujący, a nawet może powodować lekkie zmarszczenie oczu, z praktyką wiele osób może odróżnić prawdziwy uśmiech Duchenne’a od zamierzonego.
Uśmiechy wyrażające szczęście są nie tylko powierzchowne; ludzie w każdej kulturze uśmiechają się tak samo, a nawet ludzie niewidomi od urodzenia uśmiechają się mimowolnie, gdy są szczęśliwi. Wielu biologów uważa, że uśmiech powstał z wyrazu strachu, jak grymas, ponieważ niektóre naczelne obnażają lekko zaciśnięte zęby, aby wskazać, że są nieszkodliwe dla potencjalnych drapieżników. Możliwość dostrzeżenia fałszywego uśmiechu może być również adaptacją ewolucyjną, ponieważ ustalenie, czy inni naprawdę współpracują i łączą się z tobą, czy nie, może zapewnić przewagę ewolucyjną.