眼睛的色彩是一種多基因遺傳特征，並由眼睛虹膜中的色素種類與數量，決定初始的色彩。以人類來說，這些色彩變異決定於黑素細胞所制造的兩種黑色素比例變化，包括真黑色素（eumelanin）與假黑色素（pheomelanin）。
虹膜的顏色受三種主要原因影響，分別是黑色素在虹膜色素上皮細胞中的含量、黑色素在虹膜基質的含量，以及虹膜基質的細胞密度。不論是任何顏色的眼睛，在虹膜色素上皮細胞中都含有真黑色素；而色彩的變異一般是決定於虹膜基質中的黑色素含量。虹膜基質中的細胞密度影響色素上皮細胞所能夠吸收的光線量。
人類虹膜的基色只有三種：褐色、藍色和綠色。其他顏色的虹膜則是這三種顏色的變體。
褐色：是最常見的人類虹膜顏色。褐色虹膜含有大量黑色素，深褐色虹膜看起來像黑色。褐色虹膜被認為是人類虹膜的顯性基因，但最近的研究認為這不一定正確。褐色是中國人眼睛常見的顏色。
淡褐色：淡褐色的眼睛是瑞利散射和中等程度的黑色素在虹膜前方膜層的組合所造成。淡褐色很難界定。它們被描述成淺褐色或黃褐色。有人認為淡褐色是褐色和藍色虹膜的中間色。
藍色：藍色虹膜在歐洲比較常見，全世界約8%的人口有藍色虹膜。北歐人如冰島人、芬蘭人和拉脫維亞人約80%以上為藍色眼睛。
綠色：綠色虹膜是最罕見的顏色。在歐洲的凱爾特人、日耳曼人和斯拉夫人中比例較高；歐洲以外，一些普什圖人、土耳其人也有綠色虹膜。古代吉爾吉斯人也是。
灰色：被認為是藍色虹膜的變種。是第二少見的顏色（僅次於綠色）。
琥珀色：在其他動物上較為常見，它比棕色更淺，很少在人類出現，又被稱為貓眼色。在歐洲比例多，或多是混血兒。
疾病引起的眼睛顏色異常
虹膜異色症是一種身體異常狀況，指兩眼的虹膜呈現不同顏色的性狀。例如:可能一邊眼是藍色，但另一邊卻是灰色的。眼睛的顏色，特別是虹膜的顏色是由虹膜組織的色素沉澱及分布決定的。因此在形成過程中任何因素影響以上的色素分布就會造成眼睛顏色的不同。可能是因為患上Horner Syndrome或虹膜毛樣體炎，使虹膜造成損傷而萎縮。
外傷引起的彩色眼（又名雙眼異色症），主要表現為雙眼顏色出現差異，如英國著名的搖滾樂手大衛·鮑伊，他的一只眼睛為淺藍色，而另一只為棕色。據悉，鮑伊曾在幼年時期因臉部受傷而導致眼睛變色。
紅色的眼睛大多是色素缺乏引起的，比如先天性白化症。
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