通过称为黑色素生成的过程，黑色素细胞产生黑色素，黑色素是一种存在于皮肤、眼睛、头发、鼻腔和内耳中的色素。这种黑色素生成会导致持久的色素沉着，这与源自已经存在的黑色素氧化的色素沉着形成对比。
黑素生成有基础水平和激活水平；一般来说，肤色较浅的人的黑色素生成基础水平较低。暴露于UV-B辐射会导致黑色素生成增加。黑素生成的目的是保护皮下组织（皮下层）免受紫外线辐射的伤害。黑色素的颜色是黑色，使其能够吸收大部分紫外线并阻止其通过表皮。
由于晒伤和黑色素生成的作用谱几乎相同，因此假定它们是由相同的机制诱导的。作用光谱与DNA吸收光谱的一致性指向环丁烷嘧啶二聚体(CPD)的形成——直接DNA损伤。
通常，在每平方毫米皮肤或表皮基底层中大约5%到10%的细胞中发现1000到2000个黑素细胞。尽管它们的大小可能不同，但黑色素细胞的长度通常为7μm。
浅色和深色个体之间的肤色差异不是由于其皮肤中黑素细胞的数量（数量），而是由于黑素细胞的活性水平（真黑素和褐黑素的数量和相对量）。该过程受激素控制，包括由前体阿黑皮质素原产生的MSH和ACTH肽。
白癜风是一种皮肤病，人们在皮肤的某些区域缺乏黑色素。
患有眼皮肤白化病的人通常黑色素生成水平非常低。白化病通常但并不总是与编码酪氨酸酶的TYR基因有关。黑素细胞需要酪氨酸酶从氨基酸酪氨酸中产生黑色素。白化病也可能由许多其他基因引起，例如OCA2、SLC45A2、TYRP1、和HPS1等等。总之，已经识别出17种类型的眼皮白化病。每个基因都与在色素产生中起作用的不同蛋白质有关。
由于微管功能异常，Chédiak–Higashi综合征患者会出现黑色素颗粒堆积。
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