卟啉環以四個配價鍵與鐵原子相連，形成四配位體螯合的絡合物，一般稱為血紅素。根據血紅素輔基的不同結構,可將細胞色素分為a、b、c和d類。b類細胞色素的輔基是原血紅素即鐵-原卟啉Ⅸ。卟啉環上的側鏈取代基為4 個甲基,兩個乙烯基和兩個丙酸基與血紅蛋白、肌紅蛋白輔基的結構相同。
a 類細胞色素輔基的結構是血紅素A,它與原血紅素的不同是在于卟啉環的第八位上以甲酰基代替甲基，第二位上以羥代法呢烯基代替乙烯基。
d類細胞色素僅在細菌中發現,它的輔基為鐵二氫卟啉,與其他細胞色素不同。
c類細胞色素的輔基是血紅素以其卟啉環上的乙烯基與蛋白質分子中的半胱氨酸巰基相加成的硫醚鍵共價結合。其他各類細胞色素的輔基都是以非共價鍵與蛋白相結合。還原狀態的細胞色素在可見光區具有特征性的光吸收帶：α帶、β帶、γ帶(或稱吸收帶)。通常a類細胞色素的α吸收帶位于598～605納米；b類的最大α吸收帶在556～564納米；c類在550～555納米；d類為600～620納米之間