Mit Eintritt des Todes erschlaffen sämtliche Muskeln des Körpers, so auch die Gesichtsmuskulatur. Demnach lässt der Gesichtsausdruck eines verstorbenen keinerlei Rückschlüsse über den Schmerz während des Sterbevorgangs zu.
Nach Eintritt des Todes sind alle Gelenke zunächst beweglich. Der Körper lässt sich so in jede beliebige Lage versetzen. Kleidung kann ebenfalls ohne Probleme gewechselt oder entfernt werden. Das Eintreten der Totenstarre ist kein sprunghafter Vorgang, sondern ein langsam beginnender und fortschreitender Prozess. Erst mit dem fortlauf der Prozesse im Körper nimmt die gesamte Bewegungsfreiheit des Körpers ab bis er vollkommen steif wird.
Die Entstehung der Totenstarre im Körper sind chemischer Natur und relativ komplex. Die wichtigste Bedeutung hat dabei das Adenosintriphosphat (ATP). Im lebendigen Organismus wird die benötigte Energie für etwaige Muskelbeanspruchung durch Umwandlung von ATP in Adenosindiphosphat (ADP) erzeugt. Aus dem oxydativen Abbau von Zuckerverbindungen stammt wiederum die Energie welche für eine erneute Synthese von ADP zu ATP benötigt wird, dieser Vorgang wird auch als Zellatmung bezeichnet. ATP hält also den Körper weich und geschmeidig, der Bildungsprozess von ATP, die Zellatmung, ist auch nachdem körperlichen Tod weiterhin aktiv und kommt erst später, mit Ausbleiben von Rohstoffen für die Synthese, zum erliegen. Ist kein Zucker mehr zu Verfügung setzt die Synthese von ATP aus. Der Körper fängt dadurch an Muskeleiweiße von einem Solartigen Zustand in einen Gelartigen Zustand zu überführen: Der Beginn der Totenstarre.
Die sich ausbreitende Erstarrung tritt natürlich nicht nur an Haut und Gelenken ein, sie betrifft den gesamten Körper, heißt also auch alle inneren Organe sind von einer Totenstarre betroffen. Was natürlich nur bei einer Öffnung oder geöffneten Leiche erkennbar ist. Die Totenstarre kann vom Samenbläschen und Prostata als Samenabgang nach dem Tod bemerkbar werden. Was im Umkehrschluss bedeutet: Das Samen am Glied einer männlichen Leiche nicht zwangsläufig auf eine kurz vor dem Tod ausgelebte sexuelle Aktivität schließen lassen.
Eine Muskelerstarrung ist ein physikochemischer Prozess dessen Ausbildung von einer Vielzahl verschiedener Faktoren abhängt. Gleiches gilt für die Dauer einer Muskelerstarrung. Wärme beschleunigt die Totenstarre, Kälte verlangsamt sie. Aber nicht nur die Temperatur ist entscheidend, alle Prozesse die eine ATP-Verminderung zur Folge haben, führen unweigerlich zu einem schnelleren Eintritt der Totenstarre (Rigor praecox) und deren weiteren Entwicklung. Das gilt mitunter für starke Beanspruchung der Muskulatur kurz vor dem Tod, beispielsweise Personen die nach einer großen sportlichen Anstrengung im Zuge eines Schwächeanfalls versterben. Oder starke Krämpfe während oder kurz vor ihrem Tod hatten, Ursachen für solche Krämpfe können Erstickungen, Elektrotod oder Vergiftung durch Strychnin, sowie Wundstarrkrampf sein.
Ein direkter Zusammenhang zwischen Todesfolge und Totenstarre findet sich unter anderem bei Todesfällen in Folge von schweren, auszehrenden Krankheiten oder anderweitig verursachten Muskelschwund. Hier bildet sich die Totenstarre nur geringfügig aus. Bei recht alten Menschen, kleinen Kindern, insbesondere Säuglinge kann die Totenstarre auch komplett ausbleiben bzw. ist nicht wirklich feststellbar.
Die Kältestarre, welche bei lebenden Personen im Unterkühlungsfall eintritt, ist keinesfalls mit einer Leichenstarre gleichzusetzen. Allerdings kann, wenn es in so einer Situation zu einem Todesfall kommt die Totenstarre nicht richtig bestimmt werden, da das eintreten der Totenstarre nicht erkannt werden kann.
Für den Ablauf einer Totenstarre wird für gewöhnlich die Regel nach Nysten angegeben. Nach dieser Regel soll die Totenstarre an der Kiefermuskulatur beginnen, sich allmählich über Hals und Arme ausbreiten und schließlich an den Beinen feststellbar werden. Eine der Ausnahmen dieser sonst recht zutreffenden Regel ist die sogenannte Läuferstarre, welche aufgrund der Beanspruchung an den Beinen beginnt und dann an Armen und Kiefermuskulatur entsteht.
Bricht man eine Totenstarre, stellt man durch einen Kraftaufwand an den Gelenken deren Beweglichkeit wieder her. Je nachdem wann dieser Eingriff erfolgt, tritt die Starre erneut ein. Was daran liegt, dass bei einer Totenstarre nicht alle Muskelfasern in einem Körperteil zeitgleich versteifen. Jene Muskelfasern die zur Zeit des Brechens der Totenstarre noch nicht steif waren, können dann im Zuge ihrer Steifwerdung eine erneute Totenstarre auslösen. Das Wiedereintreten der Totenstarre nach deren Brechen ist innerhalb der ersten 7 bis 8 Stunden nachdem Tod zu erwarten.
Nach einer gewissen Zeit löst sich die Totenstarre wieder von allein durch Autolyse (Selbstverdauung) des körpereigenen Muskeleiweißes.
Vor allem in älterer Literatur, insbesondere auch vielen Sagen kommt es zu einer kataleptischen Totenstarre. Also einer Starre die schlagartig, zum Beispiel in einem Kampf nach tödlicher Verwundung, eingetreten seien soll. Es gibt keinen einzigen Fallbericht der ein solches Phänomen glaubhaft bestätigt. einzigen Fallbericht der ein solches Phänomen glaubhaft bestätigt.
Die später eintretende Leichenfäulnis unterstützt die Auflösung der Starre ebenfalls. Die Angaben in der Fachliteratur zum zeitlichen Ablauf des Eintretens und Lösen der Totenstarre sind stark abweichend. Nach etwa 2 bis 4 Stunden kann die Erstarrung der Kiefergelenke und nach etwa 8 bis 10 Stunden die des gesamten Körpers eingetreten sein. Das Lösen der Totenstarre ist von den Umgebungstemperaturen stark abhängig, während bei hohen Temperaturen nach 24 Stunden die Totenstarre komplett wieder aufgelöst ist, dauert es bei niedrigen Temperaturen mehrere Tage.
Kriminalistisch bedeutsam ist die Totenstarre
als sicheres Todeszeichen
als annähernd sicheres Mittel zur Todeszeiteinschätzung