食用色素分为两类：焦油类合成色素、天然色素。
一、焦油类合成色素
人工合成色素是指用人工化学合成方法所制得的有机色素，主要是以煤焦油中分离出来的苯胺染料为原料制成的。焦油合成色素多以苯、甲苯、萘等化工产品为原料，经过磺化、硝化、卤化、偶氮化等一系列有机反应化合而成。自从1856年英国的Perkins第一个合成苯胺紫以来，许多色素相继被合成。
合成色素一般较天然色素具有性质稳定、色彩鲜艳、牢固度大、性能稳定、易于着色并可任意调色、成本低廉、使用方便等优点，因而受到食品行业的青睐。世界各国使用合成色素最多时，品种多达100余种，随着人类对合成色素的毒性和危害的深入了解，许多国家加强了对合成色素的使用管理，已将一部分从允许使用的合成色素名单中删去或严格限量使用。现在各国允许作为合成色素品种越来越少。
目前，世界允许使用的食用合成色素都是水溶性色素。其实，合成色素也有许多是油溶性色素，但油溶性色素不溶于水，进入人体后因容易蓄积而不易排出体外，其毒性都比较大，各国都不再允许使用这类色素。而为了避免色素混色，需要增强水溶性色素在油脂中的分散性，提高色素对光、热、盐的钝性，还生产了将色素制成它的铝色淀产品而广泛使用。
二、天然色素
1、植物色素
植物色素来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实，如甜菜红、葡萄和辣椒。植物色素大多为花青素类、类胡萝卜素类、黄酮类化合物，是一类生物活性物质，是植物药和保健食品中的功能性有效成分。绝大多数植物色素安全性高。植物色素的着色色调比较自然，既可增加色调，又与天然色泽相近，是一种自然的美。但植物色素种类繁多，性质复杂，就一种植物色素而言，应用时的专用性较强，应用范围有一定的局限性。大部分植物色素染着力较差，染着不易均匀，不具有合成色素的鲜丽明亮。植物色素在植物体中含量较少，分离纯化较为困难，其中有的共存物存在时还可能产生异味，因此生产成本较合成色素高。同时，大部分植物色素对光、热、氧、微生物和金属离子及值变化敏感，稳定性较差；使用中一部分植物色素须添加氧化剂、稳定剂方可提高商品的使用周期。
2、动物色素
动物色素动物身体及组织器官内累积的天然有色颗粒。例如昆虫、鱼类、鸟类及兽类等，有着各式各样的颜色，包括保护色和警戒色。这都是由于这类色素本身的化学作用，以及皮肤和外部的羽、毛、鳞等对光的反射及干扰等物理作用形成的。从动物体提取作为食品添加剂的色素物质常见的由紫胶红（虫胶红）、胭脂虫红、小龙虾色素、鳞虾色素等。胭脂虫红就是由产于秘鲁等南美地区的雌性胭脂虫干体磨细后用水提取而得的红色色素，主要成分是胭脂虫酸（又称胭脂红酸，是蒽醌衍生物），很久以前就用做食品染色。
3、微生物色素系经微生物发酵制得的色素，如红曲红。
三、其他色素
这类着色剂质包括单质物质（金、银、铝等）、矿物类（二氧化钛、氧化铁红、氧化铁黑等）、焦糖色素（焦糖Ⅰ（普通法）、焦糖Ⅱ（苛性亚硫酸法）、焦糖Ⅲ（氨法）、焦糖Ⅳ（亚硫酸氨法））和植物炭黑等。