De haarkleur wordt bepaald door twee verschillende vormen van pigment: eumelanine (wat de grootste invloed heeft) en fenomelanine. Eumelanine is een zwart pigment en fenomelanine is een rood of geel pigment.

Haarkleur wordt bepaald door drie factoren die met pigmenten te maken hebben: hoeveel pigment is aanwezig, in welke mate is een eumelanine of fenomelanine aanwezig en hoe dicht bij elkaar de melanine (pigment) korrels zijn. Hoe meer eumelanine een persoon heeft, hoe donkerder zijn haar zal zijn. Eumelanine bestaat uit melanocyten, cellen die de huid en het haar zijn kleur geven. Dit is de reden waarom mensen met blond haar vaak een lichtere huid hebben, terwijl mensen met een zeer donker haar een donkere huid hebben.
Ouderlijke genen

Elke ouder draagt vier haarkleurgenen bij, voor een totaal van acht genen . Eumelanine-genen zijn niet recessief of dominant. In plaats daarvan is een eumelaninegen ofwel "uit" of "aan". Als bijvoorbeeld de representatieve letter "E" wordt gebruikt, is een grote E een "aan" -gen, terwijl een kleine e een "uit" -gen is. De moeder draagt EEee bij, terwijl de vader EEEE bijdraagt. Het resultaat voor het kind is EEEEEEee, wat betekent dat een kind donker haar heeft. Hoe meer "aan" E-genen een kind krijgt, hoe donkerder de resulterende haarkleur zal zijn en hoe strakker de korrels samen worden verpakt.

Fenomelanine wordt doorgegeven via een ander gen dat bekend staat als een allel. Alleen Europese Amerikanen dragen dit gen. Als een ouder deze allelen heeft (vooral als ze blond of rood haar heeft), zullen deze allelen waarschijnlijk worden doorgegeven. Als er echter een aanzienlijke hoeveelheid eumelanine aanwezig is, wordt dit meer tot expressie gebracht dan de fenomelanine.
Eindresultaat

Omdat haarkleurgenen additief zijn in plaats van dominant of recessief, kan een kind een zeer andere haarkleur dan zijn ouders. Ouders met heel licht of heel donker haar hebben echter waarschijnlijk een groot aantal "uit" of "aan" haarkleurgenen. Andere voorbeelden van genen die niet dominant of recessief zijn, zijn haartextuur (krullend, golvend, recht) en bloedgroep.

Het resultaat van deze genen is een haarkleur, bepaald door de drie eerder genoemde factoren. Zwart haar bevat de meeste eumelaninekorrels, waardoor ze strakker worden verpakt. Rood haar bevat grote hoeveelheden fenomelanine die losjes zijn verpakt. Heel blond haar heeft de minste hoeveelheid pigment, de minste korrels en de verst verwijderde korrels.