Trong suốt quá trình phát triển phôi thai của động vật có xương sống, những tế bào sắc tố là một trong một số nhiều loại tế bào được tạo ra trong mào thần kinh, là hai dải tế bào gắn liền xuất hiện ở rìa của ống thần kinh. Những tế bào này có khả năng di chuyển quãng đường dài, cho phép những tế bào sắc tố đến được nhiều cơ quan của cơ thể, bao gồm cả da, mắt, tai và não. Rời khỏi mào thần kinh theo từng đợt, những tế bào sắc tố có thể theo hướng bên lưng thông qua lớp hạ bì, đi vào lớp ngoại bì thông qua các lỗ nhỏ ở màng đáy, hoặc theo hướng trong bụng giữa các đốt và ống thần kinh. Chỉ có một sự ngoại lệ là các tế bào melanophore của biểu mô sắc tố võng mạc của mắt. Chúng không được chuyển hóa từ mào thần kinh. Thay vào đó, một phần lộn ra ngoài của ống thần kinh sẽ tạo thành đài thị giác, và từ đó lần lượt tạo thành võng mạc.

Khi nào và làm thế nào mà tiền tế bào sắc tố đa năng (được gọi là chromatoblasts) phát triển thành các phân nhóm thế hệ sau của chúng là một lĩnh vực đang được nghiên cứu liên tục. Nó được biết đến trong phôi của cá ngựa vằn, ví dụ, chỉ 3 ngày sau khi thụ tinh, mỗi lớp tế bào được tìm thấy trong cá trưởng thành - melanophore, xanthophore và iridophore - đã hiện diện trong phôi. Nghiên cứu sử dụng cá đột biến đã chứng minh rằng các nhân tố chuyển mã như kit, sox10, và MITF rất quan trọng trong việc kiểm soát sự biệt hóa tế bào sắc tố.[35] Nếu các protein này có khiếm khuyết, các tế bào sắc tố có thể mất đi một phần hoặc toàn bộ, dẫn đến rối loạn bạc màu.