Механизм биолюминесценции у некоторых живых организмов работает следующим образом: 2

1. В клетках организма содержатся два важнейших компонента: люциферин и люцифераза. 3
2. Люциферин, светоизлучающий пигмент, вступает в реакцию с кислородом в присутствии фермента люциферазы. 3
3. В результате реакции молекула люциферина превращается в молекулу оксилюциферина в возбуждённом состоянии. 2
4. Затем она переходит в нормальное состояние, испуская при этом квант видимого света. 2

Фермент люцифераза действует как катализатор, способствуя превращению люциферина в оксилюциферин и высвобождая при этом фотоны. 3

Для испускания света у большинства организмов существуют специальные клетки (фотоциты), образующие особые ткани и органы (фотофоры). 2 При этом часть биолюминесцентных организмов, например некоторые рыбы и кальмары, используют для биолюминесценции не собственные системы, а симбиотические организмы, живущие в фотофорах. 2