蝦青素化學名稱為3,3′-二羥基-4,4′-二酮基-β,β′-胡蘿卜素，分子式為C40H52O4 [5]  ，晶體狀蝦青素為粉紅色，熔點215-216℃ ，不溶于水，具脂溶性，易溶于氯仿、丙酮、苯等大部分有機溶劑。蝦青素分子結構中的共軛雙鍵鏈，及共軛雙鍵鏈末端的不飽和酮基和羥基，能吸引自由基未配對電子或向自由基提供電子，從而清除自由基起抗氧化作用，該結構也使其易與光、熱、氧化物發生作用，結構改變后降解為蝦紅素，特別是紫外光對其影響最為明顯，連續照射約4h蝦青素就會完全被破壞；在70℃以下、pH4-7范圍內，蝦青素較穩定；Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Zn2+金屬離子對蝦青素基本沒影響，Fe2+、Fe3+、Cu2+有明顯破壞作用；

蝦青素分子結構中的發色團在紫外-可見光區有獨特的吸收區，因此其結晶或溶液在可見光下呈紫紅色。蝦青素主要以游離態和酯化態形式存在。游離態蝦青素極不穩定，易被氧化，通常化學合成的蝦青素為游離態形式。酯化態蝦青素是由于蝦青素末端環狀結構中各有一個羥基易于與脂肪酸形成酯而穩定存在，水生動物皮膚和外殼上的蝦青素以脂化態形式為主，肉及內臟上則以游離形式為主，紅酵母、雨生紅球藻中蝦青素主要以酯化形式存在，酯化態蝦青素根據其結合的脂肪酸不同分為蝦青素單酯和蝦青素二酯。蝦青素酯化后，其疏水性增強，且雙酯比單酯的親脂性強；蝦青素酯化態，或與蛋白質形成復合物，會產生不同的顏色。

蝦青素有兩個手性中心它們是分子中兩端環結構的C-3和C-3′。一個手性中心可以有兩種構象，蝦青素的兩手性碳原子C3、C3′都能以R或S的形式存在，這樣就有3種立體異構體，3S，3'S與3R，3'R異構體互為鏡像(對映體)，每一對映體有著相反的旋光性，能使平偏振光向左或向右旋轉，3R，3'S無旋光性。

蝦青素是一種非維生素A源的類胡蘿卜素，在動物體內不能轉變為維生素A。天然蝦青素是單線態氧的強大淬滅劑。動物實驗表明，蝦青素可以除NO2、硫化物、二硫化物，也可降低脂質過氧化作用，有效地抑制自由基引發的脂質過氧化。同時具有抗癌活性，能顯著影響動物的免疫功能，強化需氧代謝，明顯增強人的肌肉力量和耐受力，具有抗感染活性。