تقترح نظرية يونغ-هيلمهولتز ثلاثية الألوان أن شبكية العين تحتوي على ثلاثة أنواع من مستقبلات الألوان، كل منها أكثر حساسية لنطاق مختلف من الأطوال الموجية - والتي تتوافق تقريبًا مع الأحمر والأخضر والأزرق. وتنشأ جميع الألوان المدركة من النشاط المشترك لهذه الأنواع الثلاثة من المستقبلات.

اقترح توماس يونغ هذه الفكرة في أوائل القرن التاسع عشر، ثم طورها هيرمان فون هيلمهولتز. وقد أكد علم وظائف الأعضاء الحديث وجود ثلاثة أنواع من الخلايا المخروطية الحساسة للضوء، والتي تتميز بأعلى حساسية في نطاقات الأطوال الموجية القصيرة والمتوسطة والطويلة. يقارن الدماغ التنشيط النسبي لهذه الأنواع الثلاثة من الخلايا المخروطية لتكوين طيف الألوان الكامل. وينتج عمى الألوان عادةً عن غياب أو خلل في أحد هذه الأنواع، مما يُغير عملية المقارنة التي تُنتج رؤية الألوان الطبيعية.

تُفسر هذه النظرية مطابقة أي لون طيفي بمزيج من ثلاثة ألوان أساسية، كما تُفسر الحقائق الأساسية لمزج الألوان. وتعمل على مستوى المستقبلات؛ حيث تُعيد المراحل اللاحقة من الجهاز البصري تنظيم إشارات المخاريط إلى قنوات متضادة، كما هو موضح في نظرية العمليات المتضادة. ويُقدم هذان التفسيران معًا صورة متكاملة لرؤية الألوان من الشبكية إلى القشرة الدماغية.

ثلاثة أنواع من المخاريط، مضبوطة بشكل مختلف على الطول الموجي، تكفي لإطلاق إدراك عالم كامل من الألوان.