虹膜的颜色受三种主要原因影响，分别是黑色素在虹膜色素上皮细胞中的含量、黑色素在虹膜基质的含量，以及虹膜基质的细胞密度。不论是任何颜色的眼睛，在虹膜色素上皮细胞中都含有真黑色素；而色彩的变异一般是决定于虹膜基质中的黑色素含量。虹膜基质中的细胞密度影响色素上皮细胞所能够吸收的光线量。
眼睛的颜色是一种由超过一个基因所遗传的特征[6][7]，对人类来说，目前已知3个基因座（Locus）上的基因与眼睛的色彩有关，分别是EYCL1、EYCL2与EYCL3[8][9]。这些基因与人类眼睛颜色的表形有关（棕色、绿色与蓝色）[3]。虽然过去曾经认为棕色眼睛为显性基因，蓝色眼睛为隐性基因。但是事实上两位蓝色眼睛的亲代却能够生下棕色眼睛的子代，显示眼睛色彩的决定并非遵循普通的孟德尔遗传法则，只是这种情形相当少见（大约1亿人之中才有1位）。必须全部四个基因同时决定相同的色彩，才能产生单纯的颜色，反之则出现混合的颜色，如蓝绿色[6][10]。眼睛的色彩通常在婴儿出生后大约6个月趋于稳定[11]。
2006年，EYCL3基因座被解码[12]。经由针对3839位对象的研究，科学家发现所有眼睛色彩中，有74%能够以OCA2基因(Template:OMIM3)附近的多组单核苷酸多态性（SNP；single nucleotide polymorphism）解释。事实上，OCA2这一组基因早已为遗传学家所认识，因为他们发现当这组基因产生异变之后，会令带有这基因的人出现白化现象(albinism)。较近期的研究显示：与蓝眼及绿眼相关的不同SNP组合还与雀斑、癦与痣、头发色彩及皮肤色彩相关连。
作为亚洲的黄种人，眼睛的颜色其实是棕褐色的。
所谓眼睛的颜色，实际上说的是眼睛中虹膜的颜色。不同人种的色素种类不同，呈现不同的颜色。比如欧洲人的蓝眼睛。
至于说黑色，其实是虹膜中间、瞳孔里面的暗区，那是视网膜上的颜色。
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