Jak dotąd zidentyfikowano i opisano około 800 karotenoidów.
Karotenoidy wykazują elektrochromizm, przy czym obserwowane zmiany absorpcji są związane przede wszystkim ze zmianami widma absorpcyjnego samych karotenoidów lub kompleksów ksantofil–chlorofil. Zjawisko elektrochromizmu występuje nie tylko w chloroplastach roślin wyższych, lecz także w chloroplastach glonów oraz w chromatoforach bakterii. Procesowi temu podlegają wyłącznie niektóre barwniki należące do określonych pul. W przypadku bakterii są to karotenoidy związane z kompleksem B800–850. Kinetyka narastania i zaniku zmian w widmie absorpcyjnym zależy od obecności jonoforów (np. gramicydyny i walinomycyny), inhibitorów transportu elektronów oraz wybranych jonów, takich jak K+ i Cl−.
Rola karotenoidów Związki te pełnią pomocniczą funkcję w procesie fotosyntezy, ponieważ absorbują pewne zakresy promieniowania świetlnego (barwa niebieska i fioletowa), aby następnie przekazywać energię stanu wzbudzonego na cząsteczkę chlorofilu. Pełnią również funkcję ochronną przed procesami fotooksydacji, na które narażone są głównie nienasycone kwasy tłuszczowe lipidów chloroplastowych.