从演化历程来看，多姿多彩的花色主要是植物与传粉者长期共存、植物自身保护的自然选择结果。
一方面，昆虫和鸟类等动物取食花蜜时顺带传播了花粉，植物由单纯依靠风和水传粉扩展到依靠昆虫和鸟类传粉。那么开花植物与动物传粉者之间有什么样的相互影响呢？影响之一可能就是植物花色和动物传粉者体色的协同进化。动物传粉者本来随机的遇到或“选择”植物花朵进行取食，其中一部分传粉者更多地停留在与自身体色相近的花朵中取食、有效地减少了被捕食者攻击，这些传粉者类群相对更容易也更多地生存和保留下来，也就表现为不同传粉者对植物花色具有偏好，例如蜜蜂喜欢黄色和蓝色、蝴蝶喜欢红色和紫色、夜蛾喜欢白色、蜂鸟喜欢红色。反过来，那些花色受到偏好的植物类群的花粉得到更广泛的传播，相对更容易也更多的生存和保留下来。所以说，植物花色和动物传粉者的体色在漫长的演化过程中不断地相互影响、共同变化。
另一方面，植物为了保护自身花器官，也需要演化出不同的花色。不同颜色的可见光对应不同波长，其中红、橙、黄光波长较长，被物体吸收后热效应较强；紫、蓝光波长较短，热效应较弱。如果一朵花反射了红色光而吸收了其余波长可见光，我们就会看到红色的花；其他颜色的花也是同理。由于花瓣比较柔嫩，容易受到高温伤害，所以在阳光充足的地方，红、橙和黄花反射了产热较多的波长部分，可有效避免灼伤；而在荫凉处和高山上，蓝色和紫色花瓣更有利于吸收热量以维持正常生理活动；如果全部可见光都被吸收而没有反射，花瓣就会受到很大的伤害，所以自然界中黑色的花非常稀少。此外，黑色的花也很难吸引昆虫帮助其传粉。我们看到的黑色曼陀罗、黑玫瑰、黑牡丹等都不是真正的黑色，而是很深的紫色或者蓝色。
植物花色素主要分为类黄酮、类胡萝卜素和生物碱3大类。类黄酮包括黄酮、黄酮醇、黄烷酮和花色苷等，让花瓣表现出粉红、红、蓝、紫和紫红色等；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，让花瓣表现出橙、黄、红和紫色等；生物碱色素包括甜菜碱、罂粟碱和小檗碱等，让花瓣表现出黄色和橙色。不同植物物种的基因组不同，决定了体内合成出不同种类、含量和比例的色素分子，所以表现出不同的花色。
温度、水分、矿物质等外部因素变化可以使合成色素分子的种类、含量和比例发生改变，从而表现出花色变化。色素分子在细胞中可能处于吸附、晶化、分子堆积和自聚等不同状态，也会表现出花色变化。
此外，花瓣表皮细胞的形状也会影响花色，一般认为圆锥形细胞可以增加光线进入细胞的比例、从而使花色加深，扁平形细胞让光线更多地发生反射、从而使花色变浅。
这是花朵内含有的多种神秘的色素所致，如花青素、类胡萝卜素、类黄酮等。在橙黄色的花瓣中，含有大量花葵素和类胡萝卜素。花葵素是一种特殊的花青素，如花青素较多而占主导地位时，花色为以红色为主的橙色；如果类胡萝卜素占主导地位时，花色则为以黄色为主的橙色。白色花给人以高贵、典雅的感觉。但白花的白颜色并不是由并不存在的“白色素”产生的，而是由于花瓣中大量细小的气泡产生的。其实，自然界中并不存在纯“白”色的花，即使是特别“白”花也是用肉眼难以察觉的浅黄色的。
