光合色素主要有三大类:叶绿素(包括细菌叶绿素)、类胡萝卜素和藻胆素。
类胡萝卜素(包括胡萝卜素和叶黄素)和藻胆素等是对叶绿素捕获光能的补充,称为辅助色素。这些光合色素的一个共同的特点就是存在较长的共轭体系(有些是环形封闭的,有些是线性的),因此可以参与能量传递。
高等植物和大部分藻类的光合色素是叶绿素a,b和类胡萝卜素;在许多藻类中除叶绿素a,b外,还有叶绿素c,d和藻胆素,如藻红素和藻蓝素;在光合细菌中是细菌叶绿素等;在嗜盐菌中则是一种类似视紫质的色素11-顺-视黄醛(11-cis-retinal)。