A melanogênese, um processo de síntese da melanina, acontece nas organelas chamadas melanossomas Os eventos iniciais são catalisados por uma enzima multifuncional, a tirosinase. Há outras proteínas reguladoras, conhecidas como proteína 1, relacionada à tirosinase, TRP I, e proteína 2, relacionada à tirosinase, TRP II.3. Todas as proteínas são membros da família tirosinase.
A síntese da melanina começa com a oxidação enzimática de L-tirosina para L-Dopa e a oxidação de L-Dopa para dopaquinona. Com a transformação espontânea da dopaquinona em leucodopacromo e dopacromo, inicia-se uma cascata bioquímica, na qual termina com a formação de um pigmento castanho-preto, chamado eumelanina. A conjugação de dopaquinona com cisteína ou glutationa resulta em cisteinildopa e glutationildopa. Ambos passam por uma série de transformações, que geram um pigmento vermelho-amarelo chamado feomelanina.
Os melanossomas são transferidos de seu local de síntese, a região perinuclear dos melanócitos, até as pontas de seus dendritos. Posteriormente, são transferidos aos queratinócitos, nos quais podem fagocitar algumas porções de dendritos, carregados de melanina ou melanossomas livres no espaço intracelular. Apesar do modo de transferência, os melanosomas são envolvidos por lisossomos secundários, individualmente ou em grupo, que dependem do tamanho ou de sua superfície química.