Astaxanthin ist ein rötlich-violettes Molekül und gehört zur Gruppe der Carotinoide, die vor allem für ihre farbgebenden Eigenschaften bekannt sind – von gelb bis rot. Innerhalb der Carotinoide wird Astaxanthin zur Untergruppe der Xanthophylle gezählt, während Carotine, wie das bekannte Beta-Carotin, eine andere Untergruppe bilden. Zu den Carotinoiden zählen auch Lutein und Zeaxanthin. Carotinoide gehören zu den sekundären Pflanzenstoffen. Es sind lange Moleküle mit vielen Doppelbindungen. Letztere sind verantwortlich für die kräftige Farbe dieser Moleküle.

Der Name Astaxanthin leitet sich aus den griechischen Wörtern „astakós“ für „Hummer“ und „xanthós“ für „gelblich“ ab. Diese Bezeichnung entstand, weil marine Tiere wie Krebse und Garnelen ihre typische rote Färbung durch den Verzehr von Astaxanthinhaltigen Algen erhalten.

Astaxanthin wird von der einzelligen Grünalge Haematococcus pluvialis produziert, die auch als „Blutregen-Alge“ bekannt ist. Bei starker Vermehrung kann diese Alge Gewässern eine blutrote Färbung verleihen.