关于颜色视觉有许多理论，其中较重要的有Ladd Franklin的进化论、Young－Helmholtz学说、Hering学说与近代的新理论。
（一）Ladd Franklin学说
Ladd Franklin（1892－1926）认为颜色视觉是在人类进化过程中逐渐发展起来的，在初期视网膜只能感黑白（杆体细胞阶段），其后进化到周边锥体细胞功能能感黄、蓝两色，最终发展到有中央锥体细胞功能能感红、绿。
此学说较符合视野所见情况。
（二）Young－Helmholtz学说
此学说又名三色说，最初由T．Young（1807）根据Newton三原色概念而提出的，1852—1866年经Helmholtz改进而盛行于世，故又称Young－Helmholtz学说。Young认为视网膜上有3种锥体，分别感红光、绿光与蓝光，Helmholtz认为红光刺激红锥体的同时对绿、蓝锥体也有不同程度刺激，绿、蓝光也如此同时刺激其他两种锥体，如3种锥体受同等刺激则产生白，无刺激则为黑。Helmholtz臆想每一个锥体不只是具有1种活动形式，而有3种活动形式（化学的、电的或其他过程），在受到3种基本刺激（红、绿、蓝）时3种活动形式可以独立发生作用，而作用的程度和外来光线的色价成正比例，这3种独立的活动形式作用于脑，而产生色觉。对色盲的解析，认为红色盲缺乏红色要素，绿色盲缺乏绿色要素，因为红色刺激红要素同时也刺激绿要素，所以色盲者常红绿不分称为红绿色盲。
用红绿蓝能产生所有光谱色，又彩色电视荧光屏只有红、绿、蓝三种荧光粒子而能产生各种色彩，这都是符合三色说的。
支持三色说的实验有以下几种。
1．眼底反射分光光度法 射入眼内的光线部分被球内各反射面、视网膜、脉络膜所反射、折射及吸收，还有小部分又经瞳孔反射出眼外，这光线是经两次被视色素所吸收的残余光线，测定未经视色素漂白及漂白后的光谱两相比较就可测出两者的差光谱。Ruston等分别用红光和绿光测人黄斑中心凹经视色素漂白前后的差光谱，证实至少有红敏感及绿敏感的2种锥体色素。
2．显微分光光度法 Brown与Wald用此法测定细胞中的视色素吸收光谱，发现人眼黄斑的锥体细胞含有能吸收光峰波长在536nm、564nm的物质。又发现猴眼黄斑锥体细胞含有吸收光峰波长在577nm、565nm的物质。Liefman用此法测定金鱼锥体细胞吸收光谱波长在460nm、570nm和640nm 3条曲线均有各自的最大吸收率。
3．超微电极法 Tomita（1970）用此法测鲤鱼锥体细胞在无色光刺激之下电位变化所用色光量子数相等，实验结果证明锥体细胞中确有3种对色光反应有完全不同的波形，一种对460nm最敏感（蓝、紫光），一种在550nm最敏感（绿光），一种对全部色光都起反应但最灵敏在橙色到绿黄色，证明鲤鱼有对3种色起不同反应的3种细胞。
以上2种实验证明视网膜有3种感红、绿、蓝的锥体细胞，是三色论的有力支持。
（三）Hering学说
由E．Hering（1876）提出，他假定视网膜上有3种光化学物质或视素，由于这3对物质破坏和再合成而形成4种不同颜色即红、绿、青、黄，故又名四色说。
此学说可解释色混合，橙色是黄－蓝和红－绿视素都被破坏的结果，黄绿是黄－蓝视素与红－绿视素都合成的结果。黑－白视素的作用是码齐混合色的亮度和饱和度。同时色对比和连续色对比是视网膜的一部分视素发生破坏而其相邻部分发生合成作用的结果。色盲是一对视素（二色觉）或二对视素（全色盲）缺乏的结果，但此学说对正负后像不能圆满解释。
近代对此学说也有不少支持此说的实验，如鱼视网膜的电生理实验，发现鱼的视网膜中存在两种水平细胞：一种是L型（light）细胞对不同波长的光都起超极化反应，它的作用是目光觉；另一种C型（Chromibe）细胞呈除极化反应或超极化反应。红绿细胞的反应为当红光刺激时呈除极化反应，当绿光刺激时呈超极化反应，而黄蓝细胞的反应为当黄光刺激时呈除极化反应，蓝光刺激时呈超极化反应。又在短尾猿膝状体中发现4种细胞，第1种对红光兴奋对绿光显示抑制（＋红－绿细胞）；第2种对红光抑制对绿光呈兴奋（＋绿－红细胞）；第3种对黄光兴奋蓝光抑制（＋黄－蓝细胞）；第4种对蓝光兴奋对黄光抑制（＋蓝－黄细胞）。以上实验是对Hering学说的有力支持。
（四）阶段学说
阶段学说是现代色觉的新概念，使三色说与四色说能够合流起来。Walraven（1966）等所提出色觉分两个阶段。第一阶段为视网膜阶段，视网膜有3种独立的感色视素或3种锥体，它们分别对红、绿和蓝光起反应，又能产生白和黑反应就是在强光刺激下产生白反应，无光刺激下产生黑反应，所以在视网膜阶段是三色机制。第二阶段是在视觉信息向大脑传递过程中发生四色机制。对猴和鱼类的视网膜和神经传导通道进行研究发现有一类细胞对可见光谱全部色光都起反应且对波长575nm反应最大，这种细胞光感受性和人的光谱效率性质相似，因而认为是负责明视觉的，又在双极细胞和外侧膝状体的细胞对红光发生正电位反应对绿光发生负电位，还有对黄光发生正电位对蓝光发生负电位反应的细胞，因此在视觉传导系统中有3种不同反应即光反应（L型），红－绿（R－G）与黄－蓝（Y－B）反应，在红－绿反应中有＋R－G（红兴奋绿抑制），黄－蓝反应中有＋Y－B（黄兴奋蓝抑制）和＋B－Y（蓝兴奋黄抑制）这两对对立细胞的兴奋和抑制互相作用则决定各种颜色感觉。
Walraven（1966）等提出阶段学说的模式图设R、G、B代表3种锥体，分别对红、绿、蓝色光起反应。R＋G＋B通路传递亮度。红－绿机制（R/G）由R和G输出差所引起、黄－蓝机制（Y/B）、由中间机制（R＋G）和B输出差所形成。
此学说认为红盲由于R锥体的缺损，结果使（R/G）机制不能正常活动，亮度通路R＋G＋B变为G＋B，故光谱红端亮度障碍而缺失；绿盲是因R/G的缺损，亮度通路不受影响，故亮度曲线同正常。
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