Na pintura antiga chinesa, como as famosas pinturas murais de Dunhuang, os antigos costumavam usar minerais como pigmentos, como hematita (vermelho), cinábrio (vermelho), pirita (amarelo), malaquita (verde), azurita (azul) e grafite (preto), que eram pigmentos comuns. Quando um feixe de luz visível incide na superfície do mineral, parte da luz é refletida e parte é absorvida. Se o mineral for transparente e não muito espesso, parte da luz pode penetrar no mineral. Quando o mineral absorve todos os comprimentos de onda da luz visível, apresenta uma cor preta; quando absorve uniformemente diferentes comprimentos de onda da luz visível, apresenta diferentes graus de cinzento; e quando praticamente não absorve nenhuma luz visível, apresenta uma cor incolor ou branca. Se absorver seletivamente comprimentos de onda específicos da luz visível, apresenta a cor complementar da luz absorvida, manifestando-se como uma cor.
Por que alguns minerais absorvem seletivamente comprimentos de onda específicos da luz visível? Existem três mecanismos principais: Primeiro, alguns minerais contêm um tipo de elementos chamados metais de transição, como ferro, manganês, titânio, vanádio, cromo, cobre, chumbo, zinco, cobalto e níquel. Os átomos destes elementos podem absorver diferentes comprimentos de onda da luz, fazendo com que o mineral apresente cores diferentes. Por exemplo, a cor vermelha brilhante do rubi deve-se à presença de iões de crómio trivalente no cristal, e a cor verde brilhante da jade também se deve à presença de iões de crómio trivalente no cristal. Ambos são iões de crómio trivalente, mas apresentam cores diferentes devido ao facto de a estrutura do mineral também influenciar a coloração dos iões. Outra razão é que, na estrutura cristalina do mineral, os electrões entre iões adjacentes podem transferir-se, o que provoca uma forte absorção de luz visível. Por exemplo, na safira, os electrões transferem-se entre iões de ferro bivalente e iões de titânio, absorvendo selectivamente comprimentos de onda específicos da luz visível. Além disso, alguns minerais apresentam defeitos estruturais na sua estrutura cristalina, e os espaços vazios não ocupados por iões absorvem selectivamente comprimentos de onda específicos da luz visível. Por exemplo, o calcita costuma apresentar cores verdes ou roxas devido a este motivo.
Além disso, de acordo com a razão da coloração do mineral, se a cor for determinada pela estrutura intrínseca do próprio mineral, é designada por autocromia; se for causada por impurezas ou inclusiones gasosas/líquidas, é designada por heterocromia; e se for causada por efeitos físico-ópticos, é designada por pseudocromia.