A cor dos olhos varia amplamente entre indivíduos, variando do castanho profundo ao azul claro, com avelã, verde, âmbar e cinza entre eles. O principal determinante é a quantidade e distribuição de melanina na íris — a parte colorida do olho. Maiores concentrações de melanina produzem olhos mais escuros (castanho), enquanto concentrações mais baixas resultam em cores mais claras (azul, verde, cinza).
A cor dos olhos é um traço poligênico influenciado por múltiplos genes, notadamente OCA2 e HERC2 no cromossomo 15. Esses genes regulam a produção e armazenamento de melanina nos melanócitos. Embora modelos simples dominante/recessivo (castanho sobre azul) ofereçam um framework básico, a realidade envolve interações complexas que criam todo o espectro de cores observadas.
As condições de iluminação podem alterar a cor dos olhos percebida devido ao espalhamento de Rayleigh — o mesmo fenômeno que faz o céu parecer azul. Em pouca luz, as pupilas dilatam, potencialmente mudando como a luz interage com a íris. No entanto, a pigmentação genética subjacente permanece constante.