黑素细胞是黑素的加工厂。如果黑素细胞先天缺乏时，会导致白化病。而黑素加工或运输异常，则会引起白癜风等色素减退性疾病。然而，决定皮肤颜色的主要因素是角质形成细胞中所含有的黑素量。由黑素细胞合成的黑素是一种蛋白质的衍生物，呈褐色或黑色。它由黑素细胞内的酪氨酸酶通过氧化酪氨酸成为多巴，并使多巴进一步氧化成多巴醌，逐渐形成黑素体，完成黑素化。

黑素细胞将成熟的黑素体通过其树突分泌入邻近的角质形成细胞，随着角质形成细胞的不断分化，黑素体不断向上转运最终脱落于皮面。一个黑素细胞与其邻近的约36个角质形成细胞组成这样一个表皮黑素单位。因此，整个黑素代谢过程包括四个方面：即黑素细胞内黑素体的形成；黑素体的黑素化；黑素体被分泌到角质形成细胞内以及角质形成细胞内黑素体的转运、降解或排出。