W liściach, ich barwa jest maskowana przez zieloną barwę barwników chlorofilowych, uwidocznia się to jesienią, kiedy chlorofile są degradowane przez enzymy: chlorofilazę, decheletazę i oksygenazę feoforbidu a, która katalizuje otwarcie pierścienia porfirynowego w feoforbidzie – ostatnim związku o barwie zielonej na szlaku rozkładu chlorofilu. Przykładem karotenoidu jest β-karoten. Karotenoidy nadają również barwę innym częściom rośliny, np. korzeniowi marchewki.
Zazwyczaj występują w komórce w zdecydowanie mniejszych stężeniach niż chlorofile. Nie rozpuszczają się w wodzie. Ich cechą jest fotolabilność – ulegają przemianom w obecności światła. Ponadto odgrywają ważną rolę ochronną przed uszkodzeniem fotosystemu spowodowanym nadmiarem docierającej energii świetlnej, pochłaniając ją i powodując jej dyspersję (czyli rozproszenie) albo też przekierowując na inne procesy fizjologiczne w komórce.