花青素是整个植物王国中发现的酚类化合物，会导致花朵、水果和叶子中的蓝色变成红色。随着葡萄中的糖在成熟过程中增加，花青素的浓度也会增加。在大多数葡萄中，花青素只存在于皮肤的外细胞层中，使里面的葡萄汁几乎是无色的，为了在葡萄酒中进行色素沉着，发酵必须与葡萄皮接触才能提取花青素。白葡萄酒可以来自红葡萄酒葡萄，就像许多白汽水一样，这些白气泡酒通常由黑比诺和黑比诺的红葡萄酒葡萄制成。唯一的例外是被称为teinturiers的小类葡萄，如Alicante Bouschet，果肉中含有少量花青素，产生色素汁。
酿酒师在葡萄酒葡萄中发现了几种花青素，这些花青素会导致葡萄酒葡萄中从红宝石红色到深黑色的广泛着色，骨画家可以利用这种观察来帮助识别不同的葡萄品种。欧洲葡萄藤科Vitis Vinifera的特点是花青素仅由一个葡萄糖分子组成的，而杂交种和美国Vitis labrusca等非葡萄藤具有两个分子的花青素。20世纪中叶，法国编仪师就是利用这些知识来测试法国各地的各种葡萄品种，以确定哪些葡萄园会含有非葡萄种植。
葡萄的pH值越高意味着葡萄酒中蓝色和无色花青素色素的浓度就越高，由此产生的葡萄酒的颜色会比明亮的红宝石色含有更多的蓝色调。成品红葡萄酒的颜色变化部分是来自于葡萄酒的酸度所引起的花青素色素的电离，在这种情况下的三种花青素颜色分别是红色、蓝色和无色，这些不同颜料的浓度决定了葡萄酒的颜色。pH值低酸度高的葡萄酒会产生更高的电离花青素，这将增加鲜红色颜料的数量；而pH值较高的葡萄酒则会具有高浓度的蓝色和无色颜料。
随着葡萄酒的老化，花青素会与单宁、丙酮酸和乙醛等葡萄酒中的其他酸和化合物发生反应，这将改变葡萄酒的颜色，使其形成更多的“砖红色”色调。这些分子将连接起来，产生最终超过其溶解度的聚合物，并成为葡萄酒瓶底部的沉积物。吡咯花青素是酵母在发酵过程中或葡萄酒陈酿期间受控氧过程在红葡萄酒中形成的化合物。
