日常生活中，我们能够感受到世界缤纷的色彩，并习以为常。但直到现在，科学家们也没能完全研究透彻色觉的机制，很多科学家对这一普遍而又神秘的感觉深为着迷。那么，色觉到底从何而来？
视网膜上有大约100万个神经节细胞，从它们中伸出的100万条神经纤维组成的束（视神经）一接受到信息，就会将其传递到大脑的后部。
“红色和绿色哪个更强”、“蓝色和黄色哪个更强”等信息通过电信号传输给大脑后，我们才得以看到五颜六色的世界。信号的中继处被称为外侧膝状体，因其中继前后的路径如同弯曲的膝盖一样而得名。在这里，来自神经节细胞的信号会经过处理，之后被送往初级视皮层（V1）。这里是视觉形成的起点，位于大脑后侧表层。
初级视皮层的不同神经元对于特定的颜色会有更强的反应。
红色、绿色、蓝色和黄色自不必说，就连橙色、黄绿色和紫色都有相对应的神经元。视野中的每一点大致对应初级视皮层中的1平方毫米的区域，这里聚集有多种的“颜色神经元”。初级视皮层接收到的信号会传导到位于大脑下侧的路径。这一路径所处的V2（次级视皮层）和hV4（人类四级视皮层）上也有大量的颜色神经元。hV4的前方区域也是与色觉相关的重要区域，但构成和路径还不甚清楚。
视锥细胞也好视杆细胞也罢，都和人体内大多数其他细胞一样拥有细胞核，其中保存有记录着两万多个基因的DNA（脱氧核糖核酸)。在细胞分裂时，可以观察到DNA形成23～24种棒状的形态，即染色体。其中X染色体的端点上有在L视锥细胞中发挥作用的红色视蛋白基因和在M视锥细胞中发挥作用的绿色视蛋白基因。
在S视锥细胞中发挥作用的蓝色视蛋白基因位于7号染色体上，在视杆细胞中发挥作用的视蛋白（视紫红质）的基因位于3号染色体上。视网膜上就密密麻麻地排列着让这4种基因发挥作用的各类细胞。
如果某个视蛋白基因完全缺失或是不能充分发挥其机能的话，人就会患上先天性色觉异常。
几乎所有先天性色觉异常的原因都在于红色视蛋白基因或绿色视蛋白基因的异常，而因蓝色视蛋白基因或视紫红质基因而导致的先天性色觉异常病例则十分罕见。一般来说，男性中约有8%患有先天性色觉异常，而女性只有0.5%；在日本，男性的先天性色觉异常比例为5%，女性为0.2%，男性是女性的约25倍。
造成这样差距的原因在于红色视蛋白基因与绿色视蛋白基因所在的X染色体是跟性别相关的性染色体，男性只有一条，而女性则有两条。
我们人类以外的动物的视蛋白基因更为多样。人类能够看到波长仅有400纳米的紫色，而有些动物则拥有能够吸收波长更短的紫外线的视蛋白。包括青鳉鱼（鱼类)、青蛙（两栖类)、乌龟（爬行类）和乌鸦（鸟类）在内的脊椎动物中有很多都能看见紫外线。
实际上，普遍认为人类现在的蓝色视蛋白曾经是能够吸收紫外线的。在哺乳类动物进化过程初期分化出的有袋类和啮齿类（比如老鼠）动物就拥有能够吸收紫外线的视蛋白；而人、狗、猫、猪等动物则只有能够吸收蓝光的视蛋白。科学家们推测其原因在于大约6500万年前，我们祖先身上的能够吸收紫外线的视蛋白因为某些原因逐渐偏向于吸收波长更长而接近于蓝色的光。