Хроматофоры в природе эволюционировали следующим образом:

• У водорослей хроматофоры произошли от цианобактерий и стали полуавтономными органеллами клеток водорослей, специализирующимися на реакциях фотосинтеза. 3 В хроматофорах обязательно содержится пигмент зелёного цвета — хлорофилл, а также могут содержаться пигменты других цветов: жёлтого, оранжевого, красного, бурого. 4
• У фототрофных бактерий хроматофоры превратились во внутриклеточные структуры, которые обеспечивают эффективное поглощение и преобразование солнечного света в химическую энергию. 3 В хроматофорах локализованы фотосинтетические пигменты бактериохлорофилл и каротиноиды, переносчики электронов, ферменты и другие вещества. 3
• У животных хроматофоры стали пигментными клетками, которые обеспечивают защитную, агрессивную и брачную окраску, участвуют в терморегуляции и защите животного организма от излишнего УФ-излучения. 3 Функция пигментных клеток находится под контролем гормонов и нервной системы, зависит от времени года, освещённости, эндогенных ритмов и других факторов. 3