黑色素是由黑素细胞合成的。人类的黑素细胞存在于皮肤、黏膜、脉络网、视网膜、软脑膜、内耳及胆过与卵巢等处。这些细胞包括两型,树枝状和非树枝状,都合成黑素。但只有树枝状细胞能够转移黑素到其他细胞, 非树枝状细胞〈眼的脉络网和视网膜,以及软脑膜 )保留它们合成的黑素体。皮肤黑素细胞主要分布在表皮基底层,人的表皮约有20亿个黑素细胞, 重约1克,平均每平方毫米有1560个黑素细胞,并对称分布于全身。身体部位不同,黑素细胞密度不同,躯干、上臂少,每平方毫米1100 -1250个,面部 较多,每平方毫米可达 2900个。随年龄增加皮肤毛囊内活性的黑色细胞数目减少。
黑素细胞能合成并分泌黑色素,因此是一种腺细胞。然而黑色素的生物合成过程极为复杂,是通过未成熟的黑色素内的酪氨酸- 酪氨酸酶反应形成的。现已明确,以游离状态存在于黑素细胞细胞 质内的酷氨酸,先在核糖体内合成含有酪氨酸酶的蛋白质,再通过粗面内质网在高尔基内质网溶酶体系统内,缩合成具有活性化的酪氨酸酶 ,进入高尔基体,形成膜性囊泡。在这一过程中,酪氨酸酶与糖结合成糖蛋白,后者选择性的贮存在此囊泡内。接着,酪氨酸酶开始在囊泡内进行排列, 这些不规则聚集着的颗粒,通过相互融合合成或个体膨大的方式,逐渐形成规则的带状、栅状结构,并自高尔基区向细胞树枝状突方向移行,从而奠定了每个黑素颗粒的基本结构,称第Ⅰ期(由蛋白、磷脂类物质构成的黑素前质)、第Ⅱ期(又称前黑素体期,为椭圆形小体,内有大量微丝并交织成带,尚无黑素形成)黑素体。而后,在此颗粒内由于酪氨酸-酪氨酸酶反应,开始生成黑色素。酪氨酸在酪氮酸酶作用下,相继生成多巴胺、多巴醌、多巴色素、5,6 -二羟吲哚和5,6 – 醌式吲哚。黑色素就是5,6 –醌式吲哚的规则的聚合体。生成的黑色素又沉着在此颗粒上,形成第Ⅲ期黑素体〔又称黑素体期,黑色素在这一阶段开始形成并沉着下来)。随着黑素颗粒的黑素化,具有活性的酪氨酸酶逐渐自生自灭,形成完全成熟的黑素体——第Ⅳ期黑素体〈又称黑素颗粒期,完全黑素化的黑素颗粒堆集在细胞浆内)。这是一种失去酪氨酸酶活性的电子密度极高的无结构物质。故在黑色素的生成过程中有着形态的变化及生物化学上的改变。黑素体从黑素细胞核周围区域向树枝突移行过程中,逐渐由第Ⅰ期向第IV期发育。