Vse zelene rastline vsebujejo kot pomožna fotosintezna barvila tudi karotenoide. Zeleni listi npr. vsebujejo β-karoten (25–30 % od prisotnih karotenoidov), lutein (okoli 45 %), violaksantin (15 %) in neoksantin (15 %). Prisotne so lahko tudi manjše količine drugih karotenoidov, npr. α- in β-kriptoksantina, zeaksantina, anteraksantina in laktukaksantina. Spodnji animaciji prikazujeta prostorska modela molekul β-karotena (levo) in luteina (desno).

Pri fotosintezi karotenoidi absorbirajo svetlobo v modrozelenem delu in tako razširijo uporabni del svetlobnega spektra. Pretvorijo jo v energijo, ki jo prenesejo na klorofil. Zato delujejo kot pomožna fotosintezna barvila, ki obenem klorofile varujejo pred uničenjem s premočno svetlobo. Če klorofili absorbirajo več svetlobne energije, kot jo potrebujejo za fotosintezo, nastajajo zelo reaktivne oblike kisika, ki bi lahko poškodovale tkiva. Z absorpcijo presežne energije karotenoidi to preprečijo.