En realidad, una sonrisa falsa utiliza músculos diferentes a los de una sonrisa real. Dado que una sonrisa real es involuntaria y una falsa es deliberada, diferentes partes del cerebro controlan los músculos que se utilizan para cada una. El músculo responsable de sacar las comisuras de la boca hacia afuera, el cigomático mayor, está activo en ambos tipos, pero los músculos adicionales están involucrados en las sonrisas reales. Cuando una persona sonríe genuinamente, el orbicularis oculi y la pars orbitalis se contraen además del cigomaticus major, lo que hace que las mejillas se eleven y la piel alrededor de los ojos se arrugue. Una sonrisa genuina también se conoce como sonrisa de Duchenne, ya que el neurólogo francés Guillaume Duchenne descubrió la distinción entre los músculos utilizados en las sonrisas falsas y reales en el siglo XIX.
Una de las mejores formas de detectar una sonrisa falsa es mirar el final de las cejas, que se inclinan ligeramente cuando una sonrisa es real. Además, en una sonrisa real, el pliegue de piel entre la ceja y el párpado se mueve hacia abajo. Es menos probable que las sonrisas falsas sean simétricas que una sonrisa real, ya que el control voluntario del cigomático mayor no siempre es perfecto. Una sonrisa genuina dura hasta cinco segundos, mientras que una falsa puede durar mucho más. Aunque una sonrisa falsa puede ser muy convincente e incluso puede hacer que los ojos se arruguen un poco, con la práctica, muchas personas pueden distinguir una sonrisa genuina de Duchenne de una deliberada.
Las sonrisas que expresan felicidad no son solo superficiales; la gente en todas las culturas sonríe de la misma manera, e incluso las personas que nacen ciegas sonríen involuntariamente cuando son felices. Muchos biólogos piensan que la sonrisa se originó a partir de una expresión de miedo, como una mueca, ya que algunos primates muestran los dientes ligeramente apretados para indicar que son inofensivos para los depredadores potenciales. Ser capaz de detectar una sonrisa falsa también puede ser una adaptación evolutiva, ya que determinar si los demás realmente cooperan y se vinculan contigo o no puede conferir una ventaja evolutiva.