胡蘿卜素是光合色素為重要光合作用。胡蘿卜素不含氧原子。它們吸收紫外線紫色和藍色光，并散射橙色或紅色光，以及（低濃度）散射黃色光。

胡蘿卜素是胡蘿卜（該類化學品的名稱）的橙色以及許多其他水果、蔬菜和真菌（例如地瓜、雞油菌和橙色哈密??瓜）的顏色的原因。）。胡蘿卜素還負責干燥葉子中的橙色（但不是全部黃色）。它們還（以較低的濃度）使乳脂和黃油呈黃色。雜食性動物是有色飲食類胡蘿卜素向無色類維生素A轉化較差的動物，由于其飲食中的蔬菜部分中存在類胡蘿卜素，因此它們的體脂肪呈黃色。人和雞的典型黃色脂肪是飲食中胡蘿卜素的脂肪儲存的結果。

胡蘿卜素通過將吸收的光能傳遞到葉綠素來促進光合作用。它們還通過幫助吸收單重態氧（一種在光合作用中形成的氧分子O?₂的激發形式）中的能量來保護植物組織。

β-胡蘿卜素由兩個視黃基基團組成，在人小腸的粘膜中被β-胡蘿卜素15,15'-單加氧酶分解為視網膜（一種維生素A）。β-胡蘿卜素可以儲存在肝臟和體內脂肪中，并根據需要轉化為視網膜，從而使其成為人類和其他一些哺乳動物的維生素A形式。胡蘿卜素α-胡蘿卜素和γ-胡蘿卜素，由于它們具有單一的視黃基基團（β-紫羅蘭酮環），還具有一定的維生素A活性（盡管低于β-胡蘿卜素），葉黃素類胡蘿卜素β-隱黃質。所有其他類胡蘿卜素，包括番茄紅素，都沒有β環，因此也沒有維生素A活性（盡管它們可能具有抗氧化活性，并因此具有其他生物活性）。

動物物種在將含有類胡蘿卜素的視黃基（β-紫羅蘭酮）轉化為視網膜的能力上差異很大。食肉動物通常是飲食中含紫羅蘭酮類胡蘿卜素的不良轉化者。純凈的食肉動物，例如雪貂，缺乏β-胡蘿卜素15,15'-單加氧酶，根本無法將任何類胡蘿卜素轉化為視網膜（導致該類胡蘿卜素不是維生素A的一種形式）；雖然貓可以將痕量的β-胡蘿卜素轉化為視黃醇，但其量完全不足以滿足其日常視黃醇的需求。

從化學上講，胡蘿卜素是每分子包含40個碳原子，可變數量的氫原子且沒有其他元素的多不飽和烴。一些胡蘿卜素在分子的一個或兩個末端被烴環終止。由于共軛雙鍵的廣泛體系，所有這些都對人的眼睛著色。結構上的胡蘿卜素是四萜，這意味著它們是由四個10碳萜烯單元生化合成的，而四個10碳萜烯單元又由八個5碳異戊二烯單元形成。

胡蘿卜素以兩種主要形式存在于植物中，這些形式由希臘字母中的字符表示：α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素。的γ-、δ- 、epsilon-和ζ電胡蘿卜素（γ，δ，ε，ζ和胡蘿卜素）也存在。由于胡蘿卜素是碳氫化合物，因此不含氧，因此胡蘿卜素可脂溶且不溶于水（與其他類胡蘿卜素（葉黃素）相反，葉黃素含有氧，因此化學疏水性較小）。

胡蘿卜素的兩個主要異構體，α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素，在環狀基團的一端（右圖的右端）的雙鍵（因此是氫）的位置不同。

β-胡蘿卜素是最常見的形式，可以在黃色，橙色和綠色的多葉水果和蔬菜中找到。根據經驗，水果或蔬菜的橙色強度越大，其所含的β-胡蘿卜素就越多。

胡蘿卜素保護植物細胞免受紫外線的破壞作用。β-胡蘿卜素是抗氧化劑。

胡蘿卜素是不含氧的類胡蘿卜素。含有一些氧的類胡蘿卜素被稱為葉黃素。

β-胡蘿卜素分子的兩個末端在結構上相同，被稱為β-環。具體地，在每個末端的九個碳原子的基團形成β環。

α-胡蘿卜素分子的一端具有β環。另一端稱為ε環。沒有“α環”之類的東西。

類胡蘿卜素分子末端的這些名稱和類似名稱構成系統命名方案的基礎，根據該命名方案：

• α-胡蘿卜素是β，ε-胡蘿卜素;
• β-胡蘿卜素是β，β-胡蘿卜素；
• γ-胡蘿卜素（帶有一個β環和一個未環末端標記為psi）為β，?ψ-胡蘿卜素；
• δ-胡蘿卜素（帶有一個ε環和一個未環末端）是ε，?ψ-胡蘿卜素；
• ε-胡蘿卜素是ε，ε-胡蘿卜素
• 番茄紅素是ψ，ψ-胡蘿卜素

ζ胡蘿卜素是生物合成?的前體的鏈孢，這是番茄紅素，這反過來，是胡蘿卜素的前體α?ε的前體。