通過稱為黑色素生成的過程，黑色素細胞產生黑色素，黑色素是一種存在于皮膚、眼睛、頭發、鼻腔和內耳中的色素。這種黑色素生成會導致持久的色素沉著，這與源自已經存在的黑色素氧化的色素沉著形成對比。
黑素生成有基礎水平和激活水平；一般來說，膚色較淺的人的黑色素生成基礎水平較低。暴露于UV-B輻射會導致黑色素生成增加。黑素生成的目的是保護皮下組織（皮下層）免受紫外線輻射的傷害。黑色素的顏色是黑色，使其能夠吸收大部分紫外線并阻止其通過表皮。
由于曬傷和黑色素生成的作用譜幾乎相同，因此假定它們是由相同的機制誘導的。作用光譜與DNA吸收光譜的一致性指向環丁烷嘧啶二聚體(CPD)的形成——直接DNA損傷。
通常，在每平方毫米皮膚或表皮基底層中大約5%到10%的細胞中發現1000到2000個黑素細胞。盡管它們的大小可能不同，但黑色素細胞的長度通常為7μm。
淺色和深色個體之間的膚色差異不是由于其皮膚中黑素細胞的數量（數量），而是由于黑素細胞的活性水平（真黑素和褐黑素的數量和相對量）。該過程受激素控制，包括由前體阿黑皮質素原產生的MSH和ACTH肽。
白癜風是一種皮膚病，人們在皮膚的某些區域缺乏黑色素。
患有眼皮膚白化病的人通常黑色素生成水平非常低。白化病通常但并不總是與編碼酪氨酸酶的TYR基因有關。黑素細胞需要酪氨酸酶從氨基酸酪氨酸中產生黑色素。白化病也可能由許多其他基因引起，例如OCA2、SLC45A2、TYRP1、和HPS1等等。總之，已經識別出17種類型的眼皮白化病。每個基因都與在色素產生中起作用的不同蛋白質有關。
由于微管功能異常，Chédiak–Higashi綜合征患者會出現黑色素顆粒堆積。