تقترح نظرية العمليات المتضادة أن رؤية الألوان تعتمد على أزواج متضادة من العمليات: الأحمر والأخضر، والأزرق والأصفر، والأسود والأبيض. ويؤدي تحفيز أحد عنصري الزوج إلى تثبيط الآخر.

اقترح إيوالد هيرينغ هذه الفكرة في الأصل لتفسير الظواهر التي لم تستطع نظرية الألوان الثلاثية تفسيرها بسهولة، مثل الصور اللاحقة المتكاملة وحقيقة أن بعض تركيبات الألوان (الأخضر المحمر، والأصفر المزرق) لا تُرى أبدًا. وقد حدد علم وظائف الأعضاء الحديث خلايا متضادة في الجهاز البصري تزيد من نشاطها عند رؤية لون معين وتقلله عند رؤية اللون المكمل له. وتعمل هذه النظرية بعد المرحلة الأولية المكونة من ثلاثة مخاريط، حيث تعيد تنظيم إشارات المخاريط في قنوات متضادة.

تُقدّم الصور اللاحقة دليلاً يومياً. فالتحديق في سطح أحمر ثم النظر إلى خلفية محايدة يُنتج صورة لاحقة خضراء، وهو ما يتوافق مع الارتداد في الزوج المتضاد. وينطبق المنطق نفسه على الأزواج الأخرى. تُعتبر نظرية العمليات المتضادة ونظرية الألوان الثلاثية الآن وصفين متكاملين للمراحل المتتالية في معالجة الألوان.

عندما يقمع نشاط لون معين اللون المقابل له، فإن نظرية العملية المتضادة تصف الآلية.