1819年，无脊椎动物身上带有色素的细胞，首先以“chromoforo”为名称，被报道在意大利一科学期刊上。[1] 之后则出现chromatophore一词，用来指脊椎动物与头足类从神经脊发展而来的一种带有色素的细胞。这个字来自希腊语“χρωμα”（khrōma、“色彩”）与“φορος”（phoros、“携带”）。Chromatocyte则专指哺乳类与鸟类中与色彩有关的细胞，目前为止只有黑素细胞在这些动物体内被发现。
现今的chromatophore则具有三种意义，可以指一种含有色素的动物细胞、植物与藻类细胞里一种又称为有色体（chromoplast）的质粒、以及光合细菌里的一种胞器。[2]
一直到1960年代，科学家对于色素细胞的了解，才足以对它们进行分类。这些分类一直持续到今天，即使研究显示生物化学层面的研究对于了解这些细胞如何运作更为有用[3]。在生物化学上，生物色素能够分成生物色与构形色。生物色包括真色素，如类胡萝卜素和蝶酸，这些色素能吸收部分波长范围的可见光。而构形色并没有携带色素，却能够对细胞的色彩产生显著的影响，它们经由光线的扰乱和干涉等现象，能够产生彩虹般的色彩，甚至出现金色与银色。 斑马鱼暴露在黑暗和光亮中的色彩调节。
虽然除基因突变之外（如白化症），所有的色素细胞皆拥有色素，但是并非带有色素的细胞都是色素细胞，例如拥有红色血红素的红血球，在胚胎发生时期的发育过程与色素细胞不同，而且红血球在成体时期是由骨髓中的造血干细胞制造，再由血液运送到身体各处。色素细胞则在成体时期已经出现在所要作用的位置（如真皮）。
黄色素细胞与红色素细胞
色素细胞如果拥有大量带黄色的蝶酸色素称做黄色素细胞（xanthophore），而其中若是带红色和橙色的类胡萝卜素过多，则称为红色素细胞（erythrophore）。有时候在同一个细胞中的囊泡里，蝶酸和类胡萝卜素会同时存在，也就是说，细胞整体的颜色实际上是受到黄色和红色的比例而定，因此辨识这些细胞的种类并没有确切的标准。 变色龙身上不同类型的色素细胞相互覆盖
将三磷酸鸟苷转变成黄色的蝶酸是大多数色素细胞的特色，但是黄色素细胞拥有额外的生化路径，用以产生更多的黄色色素。而红色的类胡萝卜素是来自食物的代谢，并被输送到红色素细胞，这种现象的首次证明是以缺乏胡萝卜素的蟋蟀喂食青蛙而得到。食物中缺乏胡萝卜素，会使青蛙的红色素细胞缺少红色和橙色，并使外表由绿色转变成蓝色。