光敏素分子由蛋白質和生色團兩部分組成。單體（1分子色素和1分子蛋白）的分子量在不同植物中有些不同，變化在 50～150之間。例如燕麥的為60，黑麥的為 120。光敏素的蛋白質中有很大比例的酸性和堿性氨基酸，以及含硫氨基酸，如半胱氨酸。所以光敏素是一個高度帶電、非常活潑的蛋白分子，能通過內部重組而改變形式。它的等電點的pH值為6。
光敏素的生色團的每個亞基含有一個開鏈的四吡咯輔基。生色團以共價鍵與蛋白質相連。光敏素的兩種不同形式（Pr與fr）的吸收光譜不同。Pr(r=red，紅)型為藍色,吸收峰在波長660納米的紅光部分；fr（fr=farred，遠紅）型為黃綠色，吸收高峰在波長730納米的遠紅光部分。兩種形式的光敏素吸收相應波長的光后分別轉化成另一種形式。由于兩種形式的吸收光譜有部分重疊，只是吸收率不同，所以在不同波長的光下進行不同程度的相互轉化,形成不同的Pr/fr比值。因Pr對730納米或更長遠紅光吸收極少，故在遠紅光下fr向Pr的轉化接近完全；而Pr的吸收峰660納米處fr卻也有少量吸收，所以在紅光下最多只能將80%左右的Pr轉化為fr。
每一單體的 fr較 Pr多一個半胱氨酸和一個組氨酸。fr的疏水性較強。