در فیزیک طیف مرئی به بخش‌های مختلفی تقسیم می‌شود و هرکدام نماینده یک مجموعه رنگ‌ها هستند.
اینکه اجسام را به چه رنگی می‌بینیم به خصوصیات فیزیکی آن جسم، ویژگی‌های چشم انسان و تفسیر مغز بستگی دارد.
از نظر فیزیکی، رنگ یک جسم ناشی از نوری است که از سطح آن به چشم ما یا آشکارساز می‌رسد. کیفیت این نور به زاویه تابش، خواص بازتابی سطح موردنظر و ترکیب نورتابشی به جسم؛ بستگی دارد. بعضی اجسام نه‌تنها نور را باز تاب می‌کنند، بلکه آن را عبور می‌دهند یا از خود نور منتشر می‌کنند؛ همه این‌ها در کیفیتی رنگی که می‌بینیم تأثیرگذار است.
اگرچه ارسطو و دیگر اندیشمندان باستان، دربارهٔ طبیعتِ نور، دید و رنگ نوشته‌اند، اما تا زمان نیوتون نور به عنوان عامل اصلی احساس رنگ شناخته‌نشده بود. در سال ۱۸۱۰، گوته (Johann Wolfgang von Goethe) تئوری جامع خود را دربارهٔ رنگ منتشر کرد. (بله این همان گوته، شاعر و ادیب آلمانی است.)
در سال ۱۸۰۱ توماس یانگ، تئوری سه رنگی را پیشنهاد کرد، او مشاهده کرده بود که هر رنگی را می‌توان از ترکیب سه نور رنگی به دست آورد. این نظریه بعدها توسط ماکسول و هلمهولتز کامل‌تر شد.
نظریه فرایند مخالف در دیدن رنگ‌ها
در سال ۱۸۷۰ توسط ایوالد هرینگ ارائه شد. هرینگ خاطرنشان ساخت که برخی ترکیبات رنگ‌ها وجود دارد که ما هرگز آن‌ها را نمی‌بینیم، مثل سبز مایل به قرمز یا آبی مایل به زرد. نظریه فرایند مخالف می‌گوید که ادراک رنگ توسط فعالیت دو سیستم مخالف کنترل می‌شود: یک سازوکار آبی- زرد و یک سازوکار قرمز-سبز.
سیستم‌های رنگی زیادی تا کنون تعریف‌شده است که هرکدام بر مبنای خاصی طرح‌ریزی‌شده است. یکی از سیستم‌هایی که مورد توافق اکثر جوامع قرارگرفته است، سیستم مانسل (Munsell) است. این سیستم، بیشترین استفاده را در دنیای صنعتی و در نزد مهندسان طراح دارد.
آلبرت مانسل، یک هنرمند آمریکایی بود که در قرن نوزدهم می‌زیست و این سیستم رنگ، از ابداعات اوست. در این سیستم، هر سطح رنگی با سه بُعد اصلی، قابل شناسایی است و با تعریف رنگ، وضعیت آن رنگ در هر سه بعد توضیح داده می‌شود. این ابعاد، فام (Hue)، درخشندگی (Value) و اشباع (Saturation) یا خلوص رنگ نامیده می‌شوند.
دو مدل رنگی معروف نیز وجود دارد که احتمالاً با نام آن‌ها را شنیده باشد. مدل RGB و CMYK؛ مدل RGB برای سیستم‌های نوری استفاده می‌شود، یعنی جایی که از نور برای تشکیل رنگ‌ها استفاده می‌شود، مثلاً در صفحه‌های نمایش دستگاه‌های الکترونیکی در مقابل CMYK یک مدل رنگی است که بیشتر در چاپ استفاده می‌شود؛ و از ترکیب ۴ مرکب رنگ‌ها را تولید می‌کند.
بیش از این وارد بحث سیستم‌های رنگی و طریقه شناسایی آن‌ها نمی‌شویم، اما همین مقدار بدانید که نحوه تولید رنگ و دامنهٔ رنگی در دستگاه‌های مختلف متفاوت است و این شروع چالش بزرگی برای مهندسین است.
اما همه این‌ها بخشی از چیزی که ما می‌بینیم را تعیین می‌کند، درک اصلی ما از رنگ در مغز انجام می‌شود. فرایند تشخیص رنگ‌ها در سلول‌های چشم تا تحلیل و درک در مغز فرایند پیچیده‌ای است. جالب این است که در موجودات مختلف حتی در انسان‌های مختلف این فرایند نتایج متفاوتی دارد. در واقع درک انسان‌ها از رنگ‌ها بیشتر از آنکه تابع شرایط فیزیکی و بیرونی باشد، تابع مسائل فیزیولوژیکی خواهد بود.