Lý thuyết đối lập trong quá trình xử lý cho rằng thị giác màu sắc phụ thuộc vào các cặp quá trình đối lập: đỏ-xanh lá, xanh dương-vàng và đen-trắng. Kích thích một thành viên trong cặp sẽ ức chế thành viên còn lại.

Ewald Hering là người đầu tiên đề xuất ý tưởng này để giải thích các hiện tượng mà lý thuyết ba màu khó có thể giải thích được, chẳng hạn như ảnh dư bổ sung và thực tế là một số tổ hợp màu nhất định (đỏ-xanh lá, xanh lam-vàng) không bao giờ được nhìn thấy. Sinh lý học hiện đại đã xác định được các tế bào đối lập trong hệ thống thị giác, chúng tăng cường hoạt động đối với một màu và giảm hoạt động đối với màu bổ sung. Lý thuyết này hoạt động sau giai đoạn ba tế bào hình nón ban đầu, tổ chức lại các tín hiệu của tế bào hình nón thành các kênh đối lập.

Ảnh dư cung cấp bằng chứng thường nhật. Nhìn chằm chằm vào một bề mặt màu đỏ rồi nhìn vào một nền trung tính sẽ tạo ra ảnh dư màu xanh lục, phù hợp với hiện tượng phản xạ trong cặp màu đối lập. Logic tương tự cũng áp dụng cho các cặp màu khác. Lý thuyết xử lý đối lập và lý thuyết ba màu hiện được xem là những mô tả bổ sung cho nhau về các giai đoạn kế tiếp trong quá trình xử lý màu sắc.

Khi hoạt động của một màu sắc này ức chế màu sắc đối lập, thuyết quá trình đối lập mô tả cơ chế đó.