Diğer omurgalılarda olduğu gibi balıkların da renkleri, yaşam tarzı ve ortamlarıyla ilgili olarak çeşitli varyasyonlar gösterir. Genel olarak yaşamları pelajik olan balıklardaki pigmentasyon sırt taraf mavimsi-mor, karın tarafı ise gümüşi veya sarımsı-beyaz renklerdedir. Örneğin, Tatlısu kefali (Leuciscus), Kızılkanat (Rutilus), Kefal balığı (Mugil) Gümüş balığı (Atherina) vb. gibi pelajik formlarda sırt genellikle koyu, karın bölgesi ise açıktır. Dipteki çamur veya kum üzerinde veyahut da çakıllar arasında yaşamaya uyum sağlamış balıklardaki pigmentasyon ise, sırt çok daha koyu olup kahverengi veya siyaha kaçan tonlardadır. Karın bölgesi de sırttan biraz daha açık olmakla beraber yine de koyu tonlardadır. Örneğin, dipteki çamurlu yerlerde yaşayan Yayın balığı (Silurus glanis) türünde, kumlu zeminlerde bulunan Dere Pisisi (Pleuronectes) cinsinde ve çakullar arasında gizlenen Horozbina (Blennius) cinsinde renk genellikle koyudur.

Balıkların bazı türlerinde, hayat devrelerine göre ayırt edici varyasyonları görülür. Bu değişimler daha ziyade üreme zamanında çok bariz olarak göze çarpar. Örneğin, Acı balık (Rhodeus sericeus) türünde normal safhada iken renk sırtta koyu (siyahımtrak), karın bölgesinde açık beyaz iken üreme zamanında özellikle erkeklerinde morumsu pembeye dönüşür ve böylece balık süslü bir durum kazanır. Bundan başka ortama uyma yönünden de bazı türlerde renk değişmesi görülür. Örneğin, Dere Pisisi denilen balık Pleuronectes flesus türünde, larva safhası geçiren genç balıklar bilateral simetrili iken pelajik bir hayat yaşarlar ve bu esnada renkleri de açıktır. Fakat uzun süren bu metamorfoz devresinden sonra ergin hale geçen balıklar pelajik hayattan bentik hayata dönerler ve renklerini de üzerinde yaşadığı kumunkine uydururlar. Dolayısıyla açık renkli olan balık koyu kahverengi ve siyahımsı benekler hasıl ederek çilli bir görünüş kazanır.

Balıkların renkleri yaşam ortamlarına göre az çok değişmekle beraber genellikle sabit karakterlerden olup, özellikle ırk (alttür) ayrımında diagnostik vasıflar olarak kullanılmaktadırlar. Bu renkler derinin derma tabakası içine yerleşmiş olan pigment hücrelerinden ileri gelmektedir. Balıklar için pigmentasyon sağlayan ve çeşitli pigmentleri taşıyan renk hücreleri iki çeşittir; Kromatoforlar ve Guanoforlar.

Kromatoforlar

Görünüş itibariyle adeta yıldız şeklinde olan bu hücreler pigment granülleri denilen renk maddelerini taşırlar. Granüller hücre içinde, bazı faktörlerin etkisi altında kaldıkları zaman, hareket ederek ya bütün hücre sathına dağılırlar ya da merkezde toplanırlar. İşte bu dağılma ve toplanma şeklindeki pigment göçüyle balıklarda renk değişimi meydana gelir. Şöyle ki; şayet pigment granülleri hücre merkezinde toplanırsa renk koyulaşır, bütün hücre sathına yayılırsa renk açılır. Pigment granülünün rengine göre Kramotoforları da üç grupta toplamak gerekir ve balıklar genellikle bu üç ayrı rengi içeren kromatoforların karışımıyla ortaya çıkan kompleks renkleri taşırlar.

Melanofor: Siyah pigment granülü içeren hücrelerdir.
Erithrofor: Kırmızı pigment granülü içeren hücrelerdir.
Ksantofor: Sarı pigment granülü içeren hücrelerdir.

Guanoforlar

Bunlar muntazam olmayan yıldızımsı şekilli hücreler olup, içerisinde guanin kristalleri bulunur. Guanin kristalleri pulların dış yüzeyi üzerinde veya da dermis’de (alt deri) bulunan özel pigment hücreleri içinde kristalize edilir. Yarı şeffaf olan balık pulları (Osmerus eparlanus gibi) guanin içermez. Çok parlak olan balıkların guanini (Alburnus alburnus gibi) pullardan ekstre edilerek suni inci yapımında hammadde olarak kullanılmaktadır. Guanin maddesi, üzerine düşen ışığı tıpkı bir ayna yüzeyi gibi yansıtma özelliğine sahiptir. Bu sebepten ötürü, inci kefali adı ile anılan Chalcalburnus tarichi (Van Gölü) türü su içerisinde gezerken adeta ayna yansımaları şeklinde pırıltılar meydana getirmektedir. Guanin maddesinin çok bol olması halinde, balığın rengi mat beyaz olur (tebeşir şeklinde). Az olduğu zaman ise gümüşi şekilde parlar.