وهي أصبغة صفراء إلى حمراء ترتبط بالشحميات في الطبيعة وتذوب في الدهون وليس في الماء. وهي تحتوي هذه المركبات على مجموعتي ميثين methene (وتسمى أيضاً ميثينيل) [-CH=CH-] في مركزها ووحدتين من الإيزوبرين isoprene على الطرفين:

يرتبط كل طرف من طرفي هذه الجزيئات بأحد مصاوغات حلقة الأيونون ionone التالية :

يمكن تصنيف الكاروتينوئيدات الى نوعين رئيسين هما الكاروتينات والزانثوفيلات .

الكاروتيناتCarotenes

ومنها الليكوبين (الصباغ الأحمر الموجود في البندورة) والكاروتينات ألفا وبيتا وغاما (أصبغة صفراء موجودة في دهون الإنسان والحليب والزبدة والخضار الورقية الخضراء والفواكه والخضار الصفراء كالجزر والمشمش). ومن الناحية الكيميائية، هناك حلقة أيونون بيتا في أحد طرفي الكاروتينات ألفا وبيتا وغاما، أما الطرف الآخر فيرتبط بخلقة أيونون ألفا (الكاروتين ألفا) أو حلقة أيونون بيتا (الكاروتين بيتا) أو حلقة مفتوحة (الكاروتين غاما).

الزانثوفيلاتXanthophylls

وتسمى أيضاً الكاروتينولات carotenols أو الكاروتينات المؤكسجة، وهي مركبات هيدروكربونية مؤكسجة، ومنها الكريبتوزانثين والزيازانثين واللوتين (موجودة في مح البيض والحمضيات والذرة الصفراء). يوجد في الكريبتوزانثين حلقة أيونون بيتا في أحد طرفيه، أما الطرف الآخر ففيه حلقة هيدروكسي الأيونون بيتا. تأتي أهمية بعض الكاروتينوئيدات من احتوائها على حلقة الأيونون بيتا مما يؤهلها لتكون مصادر للفيتامين A، وهذا ما دعا التسميتها بطلائع الفيتامين A . والتي تشمل كلا من  الكاروتينات ألفا وبيتا وغاما والكريبتوزانثين. تتحول هذه الطلائع إلى الفيتامين A في الكبد (عند الإنسان) وفي الأمعاء (الحيوانات الدنيا) بوساطة انزيمي الكاروتيناز ونازعة هيدروجين الكحول. ويؤدي هذا إلى الحصول على جزيئين من الفيتامين من كل جزيء من الكاروتين بيتا وعلى جزيء واحد فقط من هذا الفيتامين من كل جزيء من الطلائع الأخرى .