Melanosom mensintesis du tipe melanin, eumelanin dan feomelanin. Eumelanin gelap, hitam kecoklatan dan tidak larut, sedangkan feomelanin terang, kuning kemerahan, berisi sulfur dan dapat larut. Melanin merupakan derivate DOPA dan di bentuk di dalam melanosom melalui tahapan serial oksidatif. Keasaman melanosom mempengaruhi aktifitas enzim melanogenetik dan mempengaruhi polymerase melanin.
Sintesis kedua tipe melanin melibatkan asam amino tirosin oleh enzim tirosinase menjadi L-DOPA. Konversi tirosin menjadi L-DOPA merupakan tahapan penting melanogenesis, karena hambatan reaksi ini menghalangi sintesis melanin.
L-DOPA dioksidasi menjadi DOPA quinon yang akan dikonversi menjadi DOPA chrome yang kemudian dapat dikonversi menjadi 5,6-dihydroxyindole (DHI) atau menjadi 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid (dhica). Derajat eumelanin coklat terhadap hitam berhubungan dengan rasio DHI/DHICA dengan rasio tertinggi menyebabkan pembentukan eumelanin hitam dan rasio terendah menunjukkan eumelanin coklat.
DOPA quinon juga dapat berkombinasi dengan glutation atau sistein membentuk sisteinilDOPA yang kemudian menjadi feomelanin berwarna kuning/merah dapat larut dan memiliki berat molekul rendah. Tirosinase juga mengkatalisasi tahapan jauh lain dalam biosintesis melanin, disebut konversi DHI menjadi indole-5,6-quinone
Fungsi utama melanin ialah melindungi kerusakan DNA yang diinduksi ultraviolet melalui absorbsi dan penyebaran radiasi ultraviolet (280-400nm). Absorbsi energi oleh melanin akan maksimal pada spectrum elektromagnetik dan menurun secara bertahap melalui spectrum sinar kasat mata. Melanin yang mengabsorbsi ultraviolet kemudian melakukan konversi sinar menjadi panas, suatu bentuk energi yang kuarang toksik. Penelitian in vitro menyatakan kapasitas melanin sebagai tabir surya terbatas. Bila melanin digabungkan dalam krim dan dioleskan pada kulit diabsorbsinya hanya 50%-70%.