番茄紅素屬於植物化學物質，是類胡蘿蔔素中的一種，其化學結構式中含有11個共扼雙鍵及2個非共扼雙鍵的非環狀平面多不飽和脂肪烴，因此，番茄紅素可溶於油脂類，不溶於水。番茄紅素類似於β一胡蘿蔔素，經過環化可形成β一胡蘿蔔素。由於番茄紅素的結構特點，其穩定性比較差，在一定條件下可發生順反異構化和氧化降解，因此，具有很強的抗氧化作用。
天然存在的番茄紅素絕大部分爲全反式結構，約佔71%～79%，當加熱時，番茄紅素的反式構型可向順式構型轉變，但在放置冷卻過程中番茄紅素順式結構還可回覆到全反式狀態。我們人體內也存在番茄紅素，且多爲順式結構，在血液中全反式結構僅佔27%～42%，而順式結構佔到58%～73%;在前列腺組織中，全反式僅佔12%～21%，而順式結構佔達到79%～88%。所以，順式結構比反式結構更容易被人體吸收，反式結構的番茄紅素人體也可以吸收。因番茄加熱可轉爲順式結構，此時，人體吸收的番茄紅素多一些;當炒熟的番茄冷卻後，有些番茄紅素又變回反式結構，吸收率相對會有所下降。
儘管已經證實番茄紅素具有抗癌作用，但這只是侷限在天然食物之中，沒有任何證據證明提煉出來的番茄紅素對身體有益，就如同β—胡蘿蔔素一樣，食物中的β—胡蘿蔔素具有抗氧化作用，有預防癌症的作用。可是，試驗研究表明製成營養品的β—胡蘿蔔素不但不能防癌，反而能增加吸菸者肺癌的發病率。番茄紅素也是一樣，天然食物中的番茄紅素與降低疾病發生率有關，但提純的番茄紅素並沒有這樣的功效。到目前爲止，番茄紅素類製品的“抗癌”、“治療前列腺疾病”等功能從未通過藥監局的認證，在已經批准生產的番茄紅素產品中，也沒有任何一個產品具有此類功效。因此，多吃蔬菜、水果是補充番茄紅素最好的方法。此外，番茄醬、番茄濃汁、番茄沙司等均含有豐富的番茄紅素，一些紅色的蔬菜水果也是番茄紅素良好的來源。雖然炒熟的西紅柿比鮮西紅柿含有更多的番茄紅素，但吃新鮮的西紅柿時人體同樣可以吸收番茄紅素，而且還有大量沒有損失的維生素C。
