thumb|250px|Karotenoidy są odpowiedzialne za barwę m.in. pomidorów Karotenoidy – grupa organicznych związków chemicznych, pochodnych węglowodorów nienasyconych o szczególnej budowie, żółte, czerwone, pomarańczowe i różowe barwniki roślinne, występujące w chloroplastach i chromatoforach. Karotenoidy należą do naturalnych przeciwutleniaczy. Karotenoidy należą do prekursorów witaminy A i są głównym dietetycznym źródłem tej witaminy u człowieka. W przewodzie pokarmowym powstaje retinal, który następnie jest przekształcany do retinolu.
Jedną z funkcji karotenoidów jest zabezpieczanie przed reaktywnymi formami tlenu powstających podczas fotosyntezy (aktywność przeciwutleniająca).
Właściwości thumb|250px|Budowa β-karotenu Karotenoidy zbudowane są z jednostek izoprenowych, zawierających pięć atomów węgla, należą do 40-węglowych terpenoidów, czyli tetraterpenoidów. Karotenoidowy szkielet węglowy C40 budowany jest przez kolejne dodawanie jednostek C5.
Z chemicznego punktu widzenia charakterystyczną cechą karotenoidów jest występowanie dwóch pierścieni cykloheksylowych połączonych długim łańcuchem węglowym, w którym występuje układ szeregu sprzężonych wiązań podwójnych węgiel–węgiel. Są to więc mieszane cykliczno-liniowe polieny.