Натуральный цвет волос зависит от соотношения компонентов естественного пигмента волос. Этот естественный пигмент волос называется меланин. Его гранулы образуются во внутреннем слое волос среди кератиновых волокон. Соотношение гранул меланина и определяет уникальный натральный цвет волос. Гранулы меланина прикрепляются к кератиновым волокнам с помощью органических соединений - липидов, которые как бы цементируют гранулы пигмента в структуре волоса. Цвет волос зависит от количества и типа пигмента, формы пигментных гранул и их распределения в структуре волоса. Диапазон натуральных оттенков волос варьирует начиная от иссиня-чёрного (очень высокое содержание пигмента) до серебристо-белого цвета (почти полное отсутствие пигмента). Все другие натуральные оттенки волос получаются в результате промежуточных концентраций пигмента.

Распределение пигмента в структуре волоса: 1 - пигмент волоса (меланин); 2 - сердцевина волоса (medula); 3 - корковый слой (cortex); 4 - чешуйчатый слой (cuticula).

Meланин состоит из меланоцитов, в волосах (корковом слое) присутствует в двух формах: рассеяной и зернистой. Меланин рассеяной формы окрашивает волосы в цвета спектра от светло-золотистого до коричневого, меланин зернистой формы окрашивает волосы в цвета спектра от медно-коричневого до иссине-чёрного. На оттенок волос влияют пузырьки воздуха, которые присутствуют в сердцевине и в корковом слое волоса. Если меланоцитов больше чем пузырьков воздуха, цвет волос будет тёмно-коричневый или медный, либо чёрный. Чем больше пузырьков воздуха содержится в корковом слое и сердцевине волос тем светлее будет их натуральный цвет. Неповторимость натурального оттенка волос в основном состоит из соотношения этих двух сортов меланоцитов. В период полового созревания и ближе к старости активность меланоцитов уменьшается и цвет волос может меняться - может темнеть или светлеть до белого цвета, светление связано с увеличением количества пузырьков воздуха и уменьшения количества меланоцитов в структуре. При отсутствии пигмента волосы выглядят белыми. Независимо от возраста белые (седые) волосы могут появиться при нарушении деятельности нервной системы. Меланин нерастворим в воде, но достаточно хорошо растворяется в щелочной или концентрированной кислотной среде. Окончательно химический состав меланина до сих пор не установлен из-за слишком большого разнообразия и сложности структуры полимеров. Природные меланины не имеют кристаллизированной структуры и состоят из трёхмерного полимера индол-5, хинон-6.