根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类。β胡萝卜素是其中最主要的组成成分。[3]
橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。[3]
类胡萝卜素是一类040四萜结构的化合物及其衍生物的总称，已作为抗氧化剂被广泛研究。它是由8个类异戊二烯单位组成，呈黄色、橙红色或红色的色素。类胡萝卜素可分成4个亚族：胡萝卜素，如α-、β-、γ-胡萝卜素和番茄红素；胡萝卜醇，如叶黄素、玉米黄素、虾青素；胡萝卜醇的酯类，如β-阿朴-胡萝卜酸酯；胡萝卜酸，如藏红素、胭脂树。所有的类胡萝卜素都可由番茄红素通过氧化、氢化脱氢、环化以及碳架重排降解衍生而来。当鸟类摄食含有此类化合物的食物时，往往会在其蛋黄中富集此类化合物，因此蛋黄色素主要是类胡萝卜素化合物。[4]
类胡萝卜素也可以分为胡萝卜素(Carotene)和叶黄素(Xanthophy)两大类，其中叶黄素是氧化了的胡萝卜素，分子含有一个或多个氧原子，形成羟基、羰基、甲氧基或环氧化物，几种常见的类胡萝卜素分子结构式，包括番茄红素(Lycopene)、玉米黄素(Zeaxanthin)全反式β类胡萝卜素(AllTrans-Carotene)、花药黄素(Antheraxanthin)、α类胡萝卜素(α-Carotene)、堇菜黄质(Violaxanthin)、角黄素(Canthaxanthin)。人们的膳食当中含有50~60种类胡萝卜素化合物。在人类血浆中也发现了22种以上的类胡萝卜素以及8种以上的代谢产物。其中，主要类胡萝卜素化合物包括β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、番茄红素、叶黄素、玉米黄素以及隐黄质等6种。不同类胡萝卜素化合物之间存在一定的相互协同效果。利用类胡萝卜素之间的相乘效果开发一些新型类胡萝卜素健康或功能性食品，将是类胡萝卜素的一个重要发展方向。[4]
类胡萝卜素是大分子量的有机化合物，能溶于大部分有机试剂中，一般不溶于水。叶黄素类化合物由于含有羟基、羰基、甲氧基或环氧化结构而极性较强，故在极性较强的有机溶剂中溶解度较大，如丙酮、乙醚、三氯甲烷等。由于类胡萝卜素的分子结构中存在类异戊二烯共轭双键，故吸光性能强，在400~500nm内有强的吸收，能呈现出红、橙、黄色。类胡萝卜素遇氧、遇酸、强光照及高温下不稳定，易降解变化或异构化，在碱性条件下一般较稳定，碱性皂化处理是类胡萝卜素提取工艺中常用步骤。[4]
类胡萝卜素是人类膳食中分布很广的一类成分，除了具有维生素A活性以外，还具有多种生物活性，有的活性是它们共有的，有的活性是个别类胡萝卜素特有的。长期以来β-胡萝卜素和番茄红素两种类胡萝卜素一直是研究的核心，近年来叶黄素、玉米黄素、隐黄质等叶黄素因特殊的生物活性也引起了关注。[4]