色素在自然界中扮演著多種重要的角色，其主要作用包括：
賦予顏色。色素是賦予物質一定顏色的原料，對於人類的視覺感知至關重要，影響著我們對食品、藥物或其他產品的外觀和吸引力。
光能吸收與轉化。在植物中，色素如葉綠素和類胡蘿蔔素，主要吸收光能並將其轉化為化學能，這是植物進行光合作用的基礎。
抗氧化和免疫調節。某些色素，如茶色素和黑色素，具有抗氧化和免疫調節作用，能夠保護身體免受自由基的傷害，並參與免疫應答。
維生素A的前體。某些色素，如葉黃素和β-胡蘿蔔素，是維生素A的前體，對人體健康具有重要作用。
防止光老化。色素如黑色素能吸收紫外線，減少紫外線對皮膚的損傷，從而防止光老化。
此外，色素在食品加工中常用作著色劑，改善食品的色澤和感官性質，增進人的食慾，促進消化液的分泌及胃腸道蠕動。