花青素是糖苷衍生物，基本结构如下：

一般自然条件下游离的花青素少见，常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷，花色素中的糖苷基和羟基还可以与一个或几个分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸等芳香酸和脂肪酸通过酯键形成酸基化的花色素。

花青素分子中存在高度分子共扼体系，含有酸性与碱性基团，易溶于水、甲醇、乙醇、稀碱与稀酸等级性溶剂中。在紫外与可见光区域均具较强吸收，紫外区吸收波长在280nm附近，可见光区域吸收波长在500～550nm范围内。花青素类物质的颜色随pH值变化而变化，pH＜7呈红色，pH=7～8时呈紫色，pH>11时呈蓝色。