海带属于褐藻，其中主要包括两个颜色的色素，一个是绿色的叶绿素，一个是黄色或褐色的类胡萝卜素，比如β胡萝卜素、藻黄素、藻褐素等。它们主要储存在叶绿体中，叶绿素还会和蛋白质捆绑在一起。叶绿素分子的中心有一个空洞，正常情况下里面会装一个镁原子，这时叶绿素就呈现绿色。但在酸性条件下，镁原子会被氢原子赶走，这时叶绿素就变成黄色的“脱镁叶绿素”。海带捞出水以后，海带细胞失去活性，叶绿素与蛋白质分开，细胞中的有机酸释放，导致镁离子逃出叶绿素分子，海带变成黄褐色。
海带一烫就变色，可能有两种原因：一种是，叶绿素对热的稳定性高于类胡萝卜素，在焯烫的过程中，部分类胡萝卜素被破坏，因此绿色就显现出来；另一种是，高温改变了海带的酸碱环境，原先呈黄褐色的脱镁叶绿素重新捕捉到金属离子，显出绿色。由此可见，海带遇开水变绿是正常现象，而且通常是新鲜海带的表现。
需要说明的是，随着种植面积扩大，我国开始逐步尝试培育优良海带品种，绿海带就是其中之一。这种海带的根部依然是褐色，但上面的叶片部分逐渐变绿。也就是说，新鲜海带既有褐色的，也有绿色的，并不是造假。此外，海带的颜色也与当地海洋光照条件等因素有关。
