番茄红素属于植物化学物质，是类胡萝卜素中的一种，其化学结构式中含有11个共扼双键及2个非共扼双键的非环状平面多不饱和脂肪烃，因此，番茄红素可溶于油脂类，不溶于水。番茄红素类似于β一胡萝卜素，经过环化可形成β一胡萝卜素。由于番茄红素的结构特点，其稳定性比较差，在一定条件下可发生顺反异构化和氧化降解，因此，具有很强的抗氧化作用。
天然存在的番茄红素绝大部分为全反式结构，约占71%～79%，当加热时，番茄红素的反式构型可向顺式构型转变，但在放置冷却过程中番茄红素顺式结构还可回复到全反式状态。我们人体内也存在番茄红素，且多为顺式结构，在血液中全反式结构仅占27%～42%，而顺式结构占到58%～73%;在前列腺组织中，全反式仅占12%～21%，而顺式结构占达到79%～88%。所以，顺式结构比反式结构更容易被人体吸收，反式结构的番茄红素人体也可以吸收。因番茄加热可转为顺式结构，此时，人体吸收的番茄红素多一些;当炒熟的番茄冷却后，有些番茄红素又变回反式结构，吸收率相对会有所下降。
尽管已经证实番茄红素具有抗癌作用，但这只是局限在天然食物之中，没有任何证据证明提炼出来的番茄红素对身体有益，就如同β—胡萝卜素一样，食物中的β—胡萝卜素具有抗氧化作用，有预防癌症的作用。可是，试验研究表明制成营养品的β—胡萝卜素不但不能防癌，反而能增加吸烟者肺癌的发病率。番茄红素也是一样，天然食物中的番茄红素与降低疾病发生率有关，但提纯的番茄红素并没有这样的功效。到目前为止，番茄红素类制品的“抗癌”、“治疗前列腺疾病”等功能从未通过药监局的认证，在已经批准生产的番茄红素产品中，也没有任何一个产品具有此类功效。因此，多吃蔬菜、水果是补充番茄红素最好的方法。此外，番茄酱、番茄浓汁、番茄沙司等均含有丰富的番茄红素，一些红色的蔬菜水果也是番茄红素良好的来源。虽然炒熟的西红柿比鲜西红柿含有更多的番茄红素，但吃新鲜的西红柿时人体同样可以吸收番茄红素，而且还有大量没有损失的维生素C。
