Thuật ngữ chromatophore đã được thông qua (theo chữ chromoforo của Sangiovanni) và sử dụng làm tên gọi của những tế bào mang sắc tố chuyển hóa từ mào thần kinh của các loài động vật có xương sống máu lạnh và động vật chân đầu. Bản thân từ này xuất phát từ tiếng Hy Lạp là khrōma (χρωμα) có nghĩa là "màu sắc", và phoros (φορος) có nghĩa là "mang". Ngược lại, từ chromatocyte (cyte hoặc κυτε tiếng Hy Lạp là "tế bào") đã được dùng để chỉ các tế bào chịu trách nhiệm cho màu sắc được tìm thấy trong các loài chim và động vật có vú. Và chỉ có một loại tế bào như thế là melanocyte được nhận diện trong các loài động vật này.Chỉ vào những năm 1960 người ta mới hiểu rõ về các tế bào sắc tố để có thể phân loại chúng dựa vào vẻ bề ngoài. Hệ thống phân loại này vẫn tồn tại cho đến ngày nay, dù rằng tính chất hóa sinh của các sắc tố có thể hữu ích hơn là hiểu biết một cách khoa học về các chức năng của tế bào.[8]

Các phân tử tạo màu thường được chia làm hai loại riêng biệt: sắc tố sinh học (biochrome) và sự tạo màu theo cấu trúc (schemochrome).[9] Sắc tố sinh học bao gồm các sắc tố thật như carotenoid và pteridine. Những sắc tố này hấp thụ một cách chọn lọc những phần thấy được của quang phổ tạo nên ánh sáng trắng và cho phép những bước sóng khác đến được mắt của người quan sát. Còn các màu thuộc dạng cấu trúc được tạo ra bằng nhiều sự kết hợp đa dạng của nhiễu xạ, phản xạ hay phân tán ánh sáng với quy mô bằng khoảng một phần tư bước sóng ánh sáng. Nhiều loại cấu trúc như vậy giao thoa với vài bước sóng (màu) ánh sáng và truyền sang những cấu trúc khác, đơn giản là vì chúng có cùng quy mô, vì thế chúng cũng tạo ra sự óng ánh, làm ta thấy được nhiều màu sắc khác nhau khi nhìn từ các hướng khác nhau.

Trong khi tất cả tế bào sắc tố đều có sắc tố hoặc cấu trúc phản xạ (ngoại trừ những trường hợp đột biến sinh học, chẳng hạn như bạch tạng) thì không phải tất cả những tế bào có sắc tố đều là tế bào sắc tố. Ví dụ như Haem, là một sắc tố sinh học chịu trách nhiệm cho màu đỏ của máu. Nó được tìm thấy chủ yếu trong tế bào máu có màu đỏ (hồng cầu – "erythocyte"), được tạo thành trong tủy xương suốt quãng đời của một sinh vật chứ không phải được hình thành trong quá trình phát triển phôi thai. Do đó hồng cầu không được phân loại là tế bào sắc tố.

Tế bào xanthophore (màu vàng) và tế bào erythrophore (màu đỏ)

Một con tắc kè hoa đeo mạng. Các màu xanh lam và xanh lục theo cấu trúc được tạo thành bằng cách xếp chồng các lớp tế bào sắc tố để phản xạ ánh sáng đã được lọc..

Những tế bào sắc tố có chứa một lượng lớn sắc tố pteridine màu vàng được gọi là xanthophore. Còn với các tế bào có chứa các carotenoid màu da cam hoặc đỏ là chủ yếu thì được gọi là erythrophore.[8] Tuy nhiên, các túi tiết chứa pteridine và carotenoid đôi khi được tìm thấy trong cùng một tế bào, và trong trường hợp đó màu sắc tổng thể sẽ phụ thuộc vào tỉ lệ của sắc tố đỏ và vàng.[10] Do đó, sự phân biệt giữa các loại tế bào sắc tố không phải lúc nào cũng rõ ràng.

Hầu hết các tế bào sắc tố đều có thể tạo ra pteridine từ guanosine triphosphate, nhưng các tế bào xanthophore thì có những quá trình hóa sinh khác để tích lũy sắc tố vàng. Ngược lại, carotenoid được chuyển hóa và đưa đến các tế bào erythophore. Điều này lần đầu tiên được chứng minh bằng các nuôi những con ếch xanh với khẩu phần ăn là những con dế mèn không có carotene. Sự thiếu vắng carotene trong khẩu phần ăn của ếch có nghĩa là "màng lọc" màu carotenoid đỏ/cam không hiện diện trong các tế bào erythophore của chúng. Điều này làm ếch mang vẻ ngoài là xanh lam thay vì xanh lục.[11]

Tế bào iridophore (phản xạ / óng ánh) và tế bào leucophore (màu trắng)

Các tế bào iridophore, đôi khi còn được gọi là guanophore, là những tế bào mang sắc tố phản xạ ánh sáng bằng các sử dụng những tấm schemochrome kết tinh được làm từ các hợp chất guanine.[12] Khi được chiếu sáng, chúng tạo nên các màu sắc óng ánh bởi vì sự nhiễu xạ ánh sáng bên trong các tấm schemochrome xếp chồng lên nhau. Sự định hướng các tấm schemochrome sẽ quyết định bản chất của các màu sắc mà ta quan sát được.[13] Bằng các sử dụng biochrome (sắc tố sinh học) làm các màng lọc màu, các tế bào iridophore tạo nên một hiệu ứng thị giác được biết với tên gọi Hiệu ứng Tyndall hoặc tán xạ Rayleigh, và chúng tạo ra các màu sắc xanh lam hoặc xanh lục rực rỡ.[14]

Một loại tế bào sắc tố có liên quan là leucophore, được tìm thấy trong vài loài cá, và đặc biệt là các loài tapetum lucidum (sinh vật có mắt phản xạ ánh sáng vào ban đêm). Như các tế bào iridophore, chúng sử dụng các hợp chất purine kết tinh (thường là các hợp chất guanine) để phản xạ ánh sáng. Tuy nhiên, không giống như các tế bào iridophore, các tế bào leucophore có các tinh thể được tổ chức tốt hơn, do đó làm giảm sự nhiễu xạ ánh sáng. Với một nguồn ánh sáng trắng cho sẵn, chúng sẽ tạo nên màu trắng sáng rực. Cũng như các tế bào xanthophore và erythophore, sự phân biệt giữa các tế bào iridophore và leucophore trong loài cá không phải luôn luôn rõ ràng. Nhưng về mặt tổng quát, các tế bào iridophore được cho là tạo nên các màu sắc óng ánh hoặc có ánh kim, trong khi các tế bào leucophore tạo nên các sắc trắng có tính phản xạ.[14]

Tế bào melanophore (màu đen / nâu)

Ở dưới là ấu trùng cá ngựa vằn bị đột biến, không thể tổng hợp melanin, ở trên là ấu trùng bình thường.

Các tế bào melanophore có chứa eumelanin, là một loại melanin (hắc tố), có màu đen hoặc nâu sẫm bởi vì đặc tính hấp thu ánh sáng của nó. Nó được bọc trong các túi gọi là melanosome và được đưa đi khắp tế bào. Eumelanin được tạo thành từ các hợp chất tyrosine trong một chuỗi các phản ứng hóa học có xúc tác. Nó là một hóa chất phức tạp có chứa các khối thống nhất của di-hydroxy-indole và axit di-hydroxy-indole-2-carboxylic với vài vòng pyrrole.[15] Enzyme chủ chốt trong sự tổng hợp melanin là tyrosynase. Khi protein này bị khiếm khuyết, melanin không thể được tạo thành và hậu quả là gây nên chứng bệnh bạch tạng. Ở vài loài lưỡng cư có các sắc tố khác đi kèm với eumelanin. Ví dụ như sắc tố đỏ đậm (như rượu) được nhận diện trong các tế bào melanophore của loài ếch phyllomedusine.[16] Chất này sau đó được nhận diện là pterorhodin, một dạng hợp chất pteridine dimer (chất nhị trùng) tích lũy xung quanh lõi của eumelanin, và nó cũng hiện diện trong nhiều loài ếch cây ở Úc và Papua New Guinea. Trong khi có vẻ như các loài ít được nghiên cứu khác có các sắc tố phức tạp của tế bào melanophore, thì sự thật vẫn là phần lớn các tế bào melanophore được nghiên cứu cho đến nay thì chắc chắn có chứa eumelanin.[17]

Con người chỉ có một loại tế bào sắc tố, tương đương với các tế bào melanophore của các loài động vật có vú, để tạo ra màu sắc của da, lông (tóc) và mắt. Ví lý do này, và cũng vì rất nhiều các màu sắc tương phản của tế bào thường làm cho chúng rất dễ hình dung ra, nên cho đến bây giờ các tế bào melanophore là các tế bào sắc tố vẫn được nghiên cứu rộng rãi nhất. Tuy nhiên, có vài sự khác biệt về mặt sinh học giữa các tế bào melanophore và tế bào hắc tố (melanocyte). Ngoài eumelanin ra, tế bào hắc tố có thể tạo ra một sắc tố màu vàng / đỏ gọi là phaeomelanin.

Cá Pictichromis diadema tạo ra dải màu tím trên lưng với một tế bào sắc tố bất thường.

Tế bào cyanophore (màu xanh lam)

Gần như tất cả các màu xanh lam rực rỡ ở động vật và thực vật đều được tạo nên bởi các cấu trúc tạo màu chứ không phải là từ các sắc tố. Tuy nhiên, vài loài cá trạng nguyên (mandarinfish) có các túi chứa sắc tố sinh học màu xanh lam với cấu trúc hóa học chưa được biết rõ trong những tế bào có tên là cyanophore.[14] Dù rằng chúng có vẻ bất thường trong phạm vi phân loại giới hạn của mình, có thể có các tế bào cyanphore (cũng như những loại tế bào sắc tố bất thường khác) tồn tại trong các loài cá và động vật lưỡng cư khác. Ví dụ, các tế bào sắc tố rực rỡ với các sắc tố chưa xác định được tìm thấy trong cả loài ếch phi tiêu độc và ếch thủy tinh,[18] và các sắc tố lưỡng sắc không điển hình, được đặt tên là erythro-iridophore và đã được mô tả trong loài cá Pseudochromis diadema.[19]