Just like how dwa sąsiadujące p-orbitale w cząsteczce będą tworzyć pi-bond, trzy lub więcej sąsiadujących p-orbitali w cząsteczce może tworzyć sprzężony pi-system. W sprzężonym układzie pi, elektrony są w stanie wychwycić pewne fotony, ponieważ elektrony rezonują wzdłuż pewnej odległości p-orbitali – podobnie jak antena radiowa wykrywa fotony wzdłuż swojej długości. Zazwyczaj, im bardziej sprzężony (dłuższy) jest układ pi, tym większa jest długość fali fotonu, który może zostać przechwycony. Innymi słowy, z każdym dodanym sąsiednim wiązaniem podwójnym, które widzimy na schemacie cząsteczki, możemy przewidzieć, że system będzie stopniowo bardziej prawdopodobne, aby pojawić się żółty do naszych oczu, jak to jest mniej prawdopodobne, aby wchłonąć światło żółte i bardziej prawdopodobne, aby wchłonąć światło czerwone. („Sprzężone układy mniej niż osiem sprzężonych wiązań podwójnych absorbują tylko w ultrafiolecie i są bezbarwne dla ludzkiego oka”, „Związki, które są niebieskie lub zielone zazwyczaj nie opierają się tylko na sprzężonych wiązaniach podwójnych.”)
W sprzężonych chromoforach, elektrony przeskakują pomiędzy poziomami energetycznymi, które są rozszerzonymi orbitalami pi, utworzonymi przez serię naprzemiennych wiązań pojedynczych i podwójnych, często w układach aromatycznych. Typowe przykłady obejmują retinal (używany w oku do wykrywania światła), różne barwniki spożywcze, barwniki tkanin (związki azowe), wskaźniki pH, likopen, β-karoten i antocyjany. Różne czynniki w strukturze chromoforu decydują o tym, w jakim obszarze długości fali w widmie chromofor będzie absorbował. Wydłużenie lub wydłużenie układu sprzężonego z większą ilością nienasyconych (wielokrotnych) wiązań w cząsteczce będzie miało tendencję do przesunięcia absorpcji w kierunku dłuższych fal. Reguły Woodwarda-Fiesera mogą być stosowane do przybliżonej długości fali maksymalnej absorpcji w ultrafiolecie widzialnym w związkach organicznych ze sprzężonymi układami wiązań pi.
Niektóre z nich są chromoforami metalokompleksowymi, które zawierają metal w kompleksie koordynacyjnym z ligandami. Przykłady są chlorofil, który jest używany przez rośliny do fotosyntezy i hemoglobiny, transporter tlenu w krwi kręgowców. W tych dwóch przykładach, metal jest skompleksowany w centrum pierścienia makrocyklu tetrapirolu: metalem jest żelazo w grupie hemowej (żelazo w pierścieniu porfirynowym) hemoglobiny lub magnez skompleksowany w pierścieniu typu chlorinowego w przypadku chlorofilu. Silnie sprzężony układ wiązań pi-bonding pierścienia makrocyklu absorbuje światło widzialne. Charakter metalu centralnego może również wpływać na spektrum absorpcji kompleksu metal-makrocykl lub właściwości takie jak czas życia w stanie wzbudzonym. Cząsteczka tetrapirolu w związkach organicznych, które nie są makrocykliczne, ale nadal mają sprzężony system wiązań pi, nadal działa jako chromofor. Przykładami takich związków są bilirubina i urobilina, które wykazują żółty kolor.
.