虾青素是最早从河螯虾外壳、牡蛎和鲑鱼中发现的一种酮基类胡萝卜素，化学名称是3，3′-二羟基- 4，4′-二酮基-β，β′-胡萝卜素，在体内可与蛋白质结合而呈青、蓝色。
β-胡萝卜素、叶黄素、角黄素、番茄红素等天然抗氧化活性物质都是类胡萝卜素合成的中间产物，虾青素是类胡萝卜素合成的最高级别产物，是目前为止发现的最强的天然抗氧化剂，具有最强的抗氧化活性。
虾青素有两个手性（或不对称）中心，它们是分子中两端环结构的C – 3 和C – 3。一个手性中心可以有两种构象，虾青素的两个手性碳原子C – 3、C- 3都能以R 或S 的形式存在，这样就有3 种立体异构体：（3S,3S）、（3R,3S）和（3R,3R）。（3S,3S）和（3R,3R）异构体互为镜像（对映体），每一对映体有着相反的旋光性，能使平面偏振光向左或向右旋转，（3R,3S）无旋光性。虾青素的末端环状结构含有自由羟基，可与脂肪酸形成虾青素单酯或虾青素二酯，酯化后的虾青素疏水性增强。
自然界中存在多种结构形式的虾青素，如雨生红球藻生物合成的虾青素为（3S,3S）异构体，单酯约占80%，双酯约占15%；南极鳞虾中虾青素的立体异构体为酯化的（3R,3R）结构；野生鲑鱼中虾青素的主要立体异构体为（3S,3S），鲑鱼肉中的虾青素为游离型的；法夫酵母中的虾青素以酯化的（3R,3R）为主。
而人工合成的虾青素是（3R,3R）、（3R,3 S）和（3S,3S）异构体的混合物，其中（3R,3S）异构体含量最丰富，约占50%。
虾青素可存在于自然界中的动物、植物和微生物中，如微藻、酵母、鳟鱼、磷虾、虾、小龙虾、甲壳动物和一些鸟类的羽毛中。不同的动物种属不同的组织器官虾青素分布及含量不同：如虾壳和蟹卵中约含80ppm；太平洋、南极磷虾约含120ppm；鲑鱼中约含5ppm；法夫酵母中约含10,000ppm；雨生红球藻中含量最为丰富，约为40,000ppm。
事实上，到目前为止，尚无任何证据证明动物体内可以合成类胡萝卜素。也就是说，自然界中所有的虾青素均合成于植物和微生物体内，而动物体内的虾青素则来源于其摄入的植物和微生物等。
雨生红球藻是自然界中虾青素含量最丰富的生物。被誉为 天然虾青素的“浓缩品” 。而且雨生红球藻虾青素无论在功能 还是安全性等方面都具有其他来源的虾青素无法比拟的优势 。因此雨生红球藻被认为是天然虾青素最好的生物来源。
天然虾青素，能有效清除细胞内的氧自由基，增强细胞再生能力，维持机体平衡和减少衰老细胞的堆积，由内而外保护细胞和DNA健康，从而保护皮肤健康，促进毛发生长，抗衰老、缓解运动疲劳、增强活力。
虾青素能向自由基提供电子或与自由基进行反应，吸收自由基多余的能量，使得自由基变走非活性的或较稳定的化合物，从而中断自由基的氧化反应过程，达到抗氧化反应的目的。虾青素抗脂肪氧化的能力比β – 胡萝卜素高10倍，比维生素E高550倍，被称为“超级维生素E”。
虾青素能增强小鼠释放自介素- l和肿瘤坏死因子α，在有抗原存在时，虾青素也能明显促进脾细胞产生抗体，增强T细胞刺激下人体内白细胞免疫球蛋白的产生，明显增强机体局部和全身的免疫能力。
在高级化妆品领域，天然虾青素以其优良的特性广泛应用于膏霜、乳剂、唇用香脂、护肤品等各类化妆品中；其独特的分子结构，可以高效地猝灭紫外线引起的自由基，防止皮肤光老化，减少UVA和UVB对皮肤的伤害，防止皮肤癌的产生。
国外早已开展利用虾青素合成人类保健品和药品的研究，其功效定位在强化免疫系统功能、抗癌、保护视网膜免受紫外辐射和光氧化、抗炎、预防血液低密度脂蛋白- 胆固醇的氧化损伤等方面。
在北美，2009年4月FDA批准虾青素作为一种混合着色剂的成分可用于鱼饲料。2000年，雨生红球藻粉和法夫红酵母被批准可用于鱼饲料为鲑鱼着色。
在欧盟，虾青素被批准为新食品资源，可作为膳食补充剂的原料。在中国，虾青素于2009年被批准为饲料添加剂，雨生红球藻于 2010年被批准为新食品资源。
美国Aquasearch公司曾做过系统的人体安全性实验：33 位健康成年人志愿者每天服用3.85 mg 或19.25 mg 天然虾青素（来源于血球藻干粉），持续29 d，没有发现虾青素有毒副作用。
美国健康调研中心也针对虾青素对人体的安全性进行了调查，他们对35名35 – 69岁的健康成年人进行了为期8周的调查，表明每天服用6 mg虾青素对健康成年人不会产生安全性问题。