Karotenoidpigment finns i alla sorters växter, och de absorberar energi och skyddar mot skador från ljus när fotosyntesen sker. Antingen röd eller gul till färgen, karotenoider är synliga när klorofyll, ämnet som omvandlar ljus till energi i växter och vissa bakterier, är utarmat. Färgerna som trädlöven ändras till på hösten beror på exponeringen av karotenoidpigment. Dessa pigment har också antioxidanter, och konsumtionen av karotenoider kan skydda mot hjärtsjukdomar och cancer hos människor och andra arter.
Molekylärt har de flesta av de karotenoider som är involverade i dessa processer en kolväteryggrad. Mellan tre och 15 dubbelbindningar finns längs längden av denna ryggrad, och bindningsantalet har en direkt relation till den del av spektrumet som en karotenoid kan bearbeta. Ljus mellan 400 och 500 nanometer (nm) absorberas vanligtvis av dessa molekyler. Fytoen är den första typen som produceras från sammansättningen av olika molekylära komponenter och är avgörande för bildningen av andra karotenoider. De grundläggande pigmenten kan biosyntetiseras till andra föreningar, såsom betakaroten och lykopen.
Karotenoider spelar en betydande skyddande roll eftersom de blockerar effekterna av syrepartiklar och radikaler när ljus och fotosensibilisatorer som klorofyll interagerar. Strålningsenergi överförs av karotenoidpigment till enskilda klorofyllmolekyler, medan överskottsenergi försvinner som en del av xantofyllcykeln i vissa växter och alger. Klorofyllmolekyler som förblir i ett aktivt tillstånd kan också regleras. På molekylär nivå hjälper karotenoider till att binda molekylerna av fotosyntetiska pigmentproteiner.
Konsumtion av växtbaserade organismer leder till metabolisk bearbetning av karotenoidpigmenten i lax, räkor, hummer och varelser. Färgen på sådana fiskar och kräftdjur kommer från pigmenten som finns i maten de äter. Till exempel är vild lax som äter räkor mycket rödare till färgen än lax som produceras på odlingar. Det är svårt att skörda karotenoider naturligt, men genteknik gör utsikterna mer optimistiska. Kemiskt syntetiserade pigment ger inte samma resultat som naturliga.
Olika typer av karotenoider finns i växter, bakterier, svampar och alger. Fytoen är en form av pigment som kan metaboliseras till betakaroten som, tillsammans med andra föreningar, används för att producera vitamin A samt näthinnevätska hos däggdjur. De fotosyntetiska egenskaperna och påverkan på människors hälsa gör karotenoidpigment till ett av de viktigaste biologiska elementen i naturen.