黑素细胞是生成黑色素的细胞，由胚胎早期的神经嵴发生，然后迁移到皮肤中。它们大多散在于表皮基底细胞之间，真皮中可有少数，它们在身体各部的数目有明显差别，如前额每平方毫米约有2000个，四肢每平方毫米约有1000个。这种细胞在HE染色的切片上不易辨认;用特殊染色法可显示细胞的全貌，为有多个较长并分支突起的细胞。在电镜下，可见胞质内有丰富的核糖体和粗面内质网，高尔基复合体发达。这种细胞的主要特点是胞质中有多个长圆形的小体，长0.6μm，宽0.2μm，称黑素体。这种小体由高尔基复合体生成，有界膜包被，内含酷氨酸酶，能将酷氨酸转化为黑色素(melanin)。黑素体充满色素后成为黑素颗粒。
黑素颗粒移入突起末端，然后被输送到邻近的基底细胞内，因而基底细胞内常含许多黑素颗粒，而黑素细胞本身却含黑素颗粒少。黑色素为棕黑色物质，是决定皮肤颜色的一个重要因素。由于细胞中黑素颗粒的大小和含量的差别，并由于黑素细胞合成色素的速度不同，决定了不同种族和个体不同部位皮肤颜色的差异。黑色素能吸收和散射紫外线，可保护表皮深层的幼稚细胞不受辐射损伤。