葉綠素a的分子式為C55H72O5N4Mg，葉綠素b的分子式為C55H70O6N4Mg，這兩種色素差別很小，葉綠素a呈藍綠色，葉綠素b呈黃綠色。它們在結構上的差別，僅在於1個-CH3被1個-CHO所取代。
葉綠素a和b都是卟啉化合物，即都是由4個吡咯環組成的1個大環。這個大環中有壹整套***軛雙鍵，也就是1個大π鍵。在這個卟啉環中央有1個鎂原子。鎂與4個氮原子的距離是相等的。葉綠素所以是綠色，主要就是由這個卟啉環中的π電子和Mg所決定的