Pigmento es toda moléculas químicas que refleja o transmite la luz visible, o hacen ambas cosas a la vez. Algunos pigmentos absorben todas las longitudes de onda luminosa (por lo que su apariencia es de color negro), mientras que otros absorben ciertas longitudes de onda y reflejan las no absorbidas. Es el caso de la clorofila donde absorbe luz en las longitudes de onda violeta, azul y rojo pero refleja las ondas verdes (motivo por el cual las plantas con clorofila se ven de ese color).

El patrón de absorción de un pigmento se conoce con el nombre de espectro de absorción de esa sustancia. El espectro es un "arco iris" que analizado con un espectrofotómetro (dispositivo que envía un haz de luz blanca sobre un objeto donde analiza y registra el porcentaje de longitud de onda absorbida en la muestra de pigmento) mostrará líneas oscuras sobre un fondo brillante, exactamente en las posiciones de las longitudes de onda absorbidas, de esa manera se puede saber cuales ondas han sido absorbidas y cuales no.

Los distintos grupos de plantas y algas utilizan diversos tipos de pigmentos fotosintéticos, habiéndose encontrado diversos tipos de clorofila. En las plantas la clorofila a es el pigmento que interviene directamente en la transformación de energía luminosa en energía química, constituye aproximadamente el 75% de toda la clorofila de las plantas verdes. Se encuentra también en las algas verde azuladas y en células fotosintéticas más complejas. La mayoría de las células contienen un segundo tipo de clorofila – en las plantas es la clorofila b – y un representante de otro grupo de pigmentos llamados carotenoides (pigmentos rojos, amarillos y anaranjados, responsables de la diversa coloración en algunas plantas cuando estos pigmentos se encuentran en mayor abundancia que la clorofila). La clorofila b es un pigmento accesorio presente en vegetales y otras células fotosintéticas complejas, absorbe luz de una longitud de onda diferente y transfiere la energía a la clorofila a, que se encarga de transformarla en energía química. Algunas bacterias presentan otras clorofilas de menor importancia.

La molécula de clorofila es grande y está formada en su mayor parte por carbono e hidrógeno; ocupa el centro de la molécula un único átomo de magnesio rodeado por un grupo de átomos que contienen nitrógeno y se llama anillo de porfirinas. La estructura recuerda a la del componente activo de la hemoglobina de la sangre. De este núcleo central parte una larga cadena de átomos de carbono e hidrógeno que une la molécula de clorofila a la membrana interna del cloroplasto, el orgánulo celular donde tiene lugar la fotosíntesis. Cuando la molécula de clorofila absorbe un fotón, sus electrones se excitan y saltan a un nivel de energía superior esto inicia en el cloroplasto una compleja serie de reacciones que dan lugar al almacenamiento de energía en forma de enlaces químicos (véase fotosíntesis).