發色團是分子中負責其顏色的部分。我們的眼睛所看到的顏色是在一定波長的可見光光譜內不被反射物體吸收的顏色。色基是分子中的一個區域，兩個獨立的分子軌道之間的能量差落在可見光譜的范圍內。因此，擊中發色團的可見光可以通過激發電子從其基態進入激發態而被吸收。在用于捕獲或檢測光能的生物分子中，發色團是在被光照射時引起分子構象變化的分子。

就像分子中兩個相鄰的p軌道會形成一個π鍵，分子中三個或更多相鄰的p軌道可以形成一個共軛π系統。在共軛π系統中，電子能夠捕獲某些光子，因為電子沿著一定距離的p軌道發生共振--類似于無線電天線沿著其長度探測光子的方式。通常情況下，π系統的共軛程度越高（越長），可捕獲的光子波長就越長。換句話說，我們在分子圖中每增加一個相鄰的雙鍵，我們就可以預測這個系統在我們的眼里會逐漸出現黃色，因為它不太可能吸收黃光而更可能吸收紅光。(少于8個共軛雙鍵的共軛體系只在紫外線區域吸收，對人眼來說是無色的，藍色或綠色的化合物通常不單單依靠共軛雙鍵）。在共軛發色團中，電子在擴展的π軌道的能級之間跳躍，這些能級是由像芳香族系統中的電子云創造的。常見的例子包括視網膜（用于眼睛檢測光線）、各種食品色素、織物染料（偶氮化合物）、pH指標、番茄紅素、β-胡蘿卜素和花青素。色團結構中的各種因素決定了色團將在光譜中的哪個波長區域吸收。加長或延長分子中更多不飽和（多個）鍵的共軛系統將傾向于將吸收轉移到更長的波長。Woodward-Fieser規則可用于估算具有共軛π鍵系統的有機化合物的紫外線-可見光xxx吸收波長。其中一些是金屬復合物發色團，它包含一個金屬與配體的配位復合物。例如葉綠素，它被植物用于光合作用，以及血紅蛋白，脊椎動物血液中的氧氣傳輸器。在這兩個例子中，一種金屬被絡合在一個四吡咯大環的中心：金屬是血紅蛋白的血紅素基團中的鐵（卟啉環中的鐵），或葉綠素的情況下絡合在一個葉綠素型環中的鎂。

大循環環的高度共軛π鍵系統吸收了可見光。中心金屬的性質也可以影響金屬-大環絡合物的吸收光譜或激發態壽命等特性。有機化合物中的四吡咯分子，如果不是大環，但仍有一個共軛π鍵系統，仍可作為一個色基。這類化合物的例子包括膽紅素和尿素，它們表現出黃色。

輔助色素是附著在色基上的原子功能團，它改變了色基吸收光的能力，改變了吸收的波長或強度。

鹵素變色發生在物質隨著pH值變化而改變顏色。這是pH指示劑的一個特性，其分子結構在周圍pH值發生某些變化時發生變化。這種結構的變化會影響pH指示劑分子中的一個發色團。例如，酚酞是一種pH指標，其結構隨著pH值的變化而變化，在大約0-8的pH值范圍內，該分子有三個芳香環都與中間的一個四面體sp3雜化碳原子結合，這并沒有使芳香環中的π鍵共軛。由于其范圍有限，芳香環只吸收紫外線區域的光，因此在0-8的pH值范圍內，該化合物顯得無色。然而，當pH值超過8.2時，該中心碳成為雙鍵的一部分，成為sp2雜化，并留下一個p軌道，與環中的π鍵重合。這使得三個環共軛在一起，形成一個擴展的色團，吸收更長波長的可見光，顯示出紫紅色。在0-12以外的pH值范圍內，其他分子結構的變化會導致其他顏色的變化；詳見酚酞。