Ngoài việc nghiên cứu cơ bản để có sự hiểu biết tốt hơn về bản thân các tế bào sắc tố, các tế bào còn được sử dụng cho các mục đích nghiên cứu ứng dụng. Ví dụ, ấu trùng của cá ngựa vằn được sử dụng để nghiên cứu cách thức mà các tế bào sắc tố sắp xếp và giao tiếp để tạo ra chính xác mô hình sọc ngang bình thường như ở cá trưởng thành.[36] Điều này được xem như một hệ thống mô hình hữu ích cho sự hiểu biết về khuôn mẫu trong lĩnh vực phát triển sinh học tiến hóa. Tế bào sắc tố sinh học cũng đã được sử dụng để làm mẫu về điều kiện con người hay bệnh tật, bao gồm cả khối u ác tính và bệnh bạch tạng. Gần đây, gen đặc trưng của tế bào melanophore là Slc24a5, chịu trách nhiệm về sự căng thẳng của cá ngựa vằn màu vàng, đã được chứng minh là tương đương với gen của con người mà tương quan mạnh mẽ với màu da.[37]

Tế bào sắc tố cũng được sử dụng như một dấu hiệu sinh học của sự mù lòa ở những loài máu lạnh, cũng như động vật có khuyết tật thị giác nhất định không thích ứng với bối cảnh môi trường có ánh sáng.[33] Các thụ thể tương đồng của con người mà làm trung gian trong sự chuyển dời sắc tố ở những tế bào melanophore được cho là có liên quan đến các quá trình như vậy, như ức chế sự thèm ăn và làm sạm da, và chúng trở thành những mục tiêu hấp dẫn cho các loại thuốc..[27] Vì vậy, các công ty dược phẩm đã phát triển một xét nghiệm sinh học để nhanh chóng xác định các hợp chất hoạt tính sinh học tiềm năng nhằm sử dụng các tế bào melanophore từ loài ếch có vuốt châu Phi.[38] Các nhà khoa học khác đã phát triển kỹ thuật sử dụng các tế bào melanophore như cảm biến sinh học,[39] và để phát hiện bệnh nhanh chóng (dựa trên việc phát hiện rằng các khối độc tố của bệnh ho gà ngăn chặn sự tập hợp sắc tố trong tế bào melanophore ở cá).[40] Các ứng dụng quân sự tiềm năng qua sự đổi màu với các tế bào sắc tố làm trung gian đã được đề xuất, chủ yếu là một loại ngụy trang chủ động, cùng với tàng hình.[41][42]