黒色素胞には色素としてメラニンが存在します。メラニンにはユーメラニン、フェオメラニンの二種類があり発現色が異なります。赤色素胞と黄色素胞にはプテリン系の色素プテリジンやカロテノイドが存在します。黄色素胞と赤色素胞は色の違いにより異なる名前がつけられていますが、形態的には同じ特徴を有します。虹/白色素胞には色素ではなく、光を反射する反射板が存在しています。この反射板はグアニンを主としたプリン類や尿酸などでできています。虹色素胞の反射小板は比較的大型で薄い扁平形状をし、積層する例が多くみられますが白色素胞の小板は一般に小型です。
体色を表現する色素としてはこの他に昆虫類、特に蝶類でフラボノイド色素（白〜黄色）、オモクローム（黄褐色〜赤）やパピリオクローム色素（黄色）等が使われています。また脊椎動物の眼にメラニンが存在したように、昆虫の目にはオモクロームが存在し、赤い色を発現する元になっています。
動物はこれら全ての色素を合成できる訳ではありません。カロテノイドとフラボノイドは植物を餌とする、または植物を餌とする動物経由で得ており、動物はこれらを合成する事はできません。
植物ではカロテノイドとフラボノイドが主要な色素でしたが、動物界全体ではメラニンとカロテノイドが主要な色素となっています。