Karotinoidinių pigmentų yra visų rūšių augaluose, jie sugeria energiją ir apsaugo nuo šviesos pažeidimo vykstant fotosintezei. Raudonos arba geltonos spalvos karotenoidai matomi, kai išsenka chlorofilas – medžiaga, kuri augaluose ir tam tikrose bakterijose paverčia šviesą energija. Medžių lapų spalvos rudenį pasikeičia dėl karotinoidinių pigmentų poveikio. Šie pigmentai taip pat turi antioksidantų, o karotenoidų vartojimas gali apsaugoti nuo širdies ligų ir vėžio žmonių bei kitų rūšių žmonių.
Molekuliniu požiūriu dauguma karotinoidų, dalyvaujančių šiuose procesuose, turi angliavandenilių pagrindą. Per visą šio pagrindo ilgį yra nuo trijų iki 15 dvigubų jungčių, o jungčių skaičius yra tiesiogiai susijęs su spektro dalimi, kurią gali apdoroti karotenoidas. Šios molekulės paprastai sugeria šviesą nuo 400 iki 500 nanometrų (nm). Fitoenas yra pirmasis tipas, gaunamas sujungiant įvairius molekulinius komponentus ir yra labai svarbus kitų karotinoidų susidarymui. Pagrindiniai pigmentai gali būti biosintetinami į kitus junginius, tokius kaip beta karotinas ir likopenas.
Karotinoidai atlieka svarbų apsauginį vaidmenį, nes jie blokuoja deguonies dalelių ir radikalų poveikį, kai sąveikauja šviesa ir fotosensibilizatoriai, tokie kaip chlorofilas. Spinduliavimo energiją karotenoidiniai pigmentai perduoda atskiroms chlorofilo molekulėms, o energijos perteklius išsklaido kai kuriuose augaluose ir dumbliuose vykstant ksantofilo ciklui. Chlorofilo molekulės, kurios lieka aktyvios būsenos, taip pat gali būti reguliuojamos. Molekuliniu lygmeniu karotinoidai padeda sujungti fotosintetinių pigmentų baltymų molekules.
Augalinių organizmų vartojimas skatina karotinoidų pigmentų metabolizmą lašišose, krevetėse, omaruose ir būtybėse. Tokių žuvų ir vėžiagyvių spalva atsiranda dėl pigmentų, randamų jų valgomame maiste. Pavyzdžiui, laukinės lašišos, mintančios krevetėmis, yra daug raudonesnės spalvos nei ūkiuose auginamos lašišos. Natūraliai nuimti karotinoidų derlių sunku, tačiau dėl genų inžinerijos perspektyva yra optimistiškesnė. Chemiškai susintetinti pigmentai neduoda tokio rezultato kaip natūralūs.
Įvairių rūšių karotinoidų yra augaluose, bakterijose, grybuose ir dumbliuose. Fitoenas yra viena iš pigmento formų, kuri gali būti metabolizuojama į beta karotiną, kuris kartu su kitais junginiais naudojamas vitaminui A ir žinduolių tinklainės skysčiui gaminti. Dėl fotosintezės savybių ir poveikio žmogaus sveikatai karotinoidiniai pigmentai yra vienas iš svarbiausių biologinių elementų gamtoje.