物體的顏色固然取決于照明光的光譜組分、材料對光的反射、透射或吸收特性，但對眼睛而言，它是一種感覺，即色覺。對于人眼主觀感覺到的顏色，可以用色調(diào)、飽和度和亮度這三個基本屬性來描述。色調(diào)就是顏色的名稱，如紅、綠、藍、黃等等；飽和度是指一種顏色的有色和無色組分的相對量，即通常所指的顏色的深淺；亮度是指顏色的無色組分在灰度等級(介于黑白之間)上的相對位置，用來表示顏色是明亮的還是陰暗的。
色覺理論一直試圖闡明眼睛是怎樣利用光的能量來建立起一個彩色世界的。楊-亥姆霍茲的三色理論認為，視網(wǎng)膜中有三種光譜敏感峰分別在紅、綠、藍區(qū)域的感光細胞，這三種細胞發(fā)出信號，經(jīng)過神經(jīng)系統(tǒng)的分析處理，引起不同的顏色感覺。顏色的三變量性是這一理論的有力佐證，而近年來對于脊椎動物(包括人)視網(wǎng)膜的單個視錐細胞的吸收特性的研究，表明在感受細胞中確實存在三種光敏色素，也為這個理論提供了一定的生理基礎(chǔ)。
赫林的拮抗色理論則認為顏色中有三對單一的感覺反應(yīng)：紅-綠、黃-藍、黑-白。紅-綠或黃-藍對組合中，沒有一種顏色能與補色在同一感受器中同時活動，但是黑-白對能發(fā)送組合信號，產(chǎn)生各種中間色調(diào)的灰色。這個理論與許多色覺經(jīng)驗相符合，特別對于負后像的解釋簡單而令人信服。
這兩種色覺理論在歷史上有過長期爭論，現(xiàn)在可以這樣認為：色覺過程至少是一個二級過程，在感受器那一級與楊-亥姆霍茲學說一致，而在視神經(jīng)那一級又與赫林學說一致。
在色覺的心理學方面，顏色恒常性是一個最值得注意的現(xiàn)象。顏色的恒常性是指不管照明光的光譜組分如何變化，人們通常能像在白光下一樣來分辨物體的顏色。對此目前還沒有完滿的解釋。
立體視覺就是視覺系統(tǒng)對三維空間的知覺，也就是辨別物體的距離、物體間的前后位置、方向等的能力。在只有單眼信息的情況下，就視覺系統(tǒng)本身而言，造成立體視覺的線索主要是調(diào)節(jié)及單眼運動視差。調(diào)節(jié)是為了使觀視的物體在視網(wǎng)膜上清晰地成像，因此必然帶來關(guān)于物體距離的信息。
單眼運動視差主要是由觀察者移動身體以使空間物體的相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生對物體間前后位置的判斷。因為靠視網(wǎng)膜只能得到外部世界的二維圖像，雙眼視覺才是立體視覺的主要基礎(chǔ)。
雙眼視差信息是深度知覺最重要的線索，在一定范圍內(nèi)主觀的深度知覺隨視差量的增大而增強。由于幾何的原因，視差隨物體所處距離的增大而下降，因此對于遠距離物體不可能有精確的深度知覺。