紫洋葱呈现紫色，是因为它鳞茎细胞的液泡中积累了大量显酸性的花青素，这类色素让洋葱整体呈现出标志性的紫色。
1. 花青素本身是紫洋葱合成的天然水溶性色素，和让叶片发绿的叶绿素不同，花青素储存在细胞的液泡当中，它显示的颜色会受细胞液酸碱度影响：紫洋葱鳞茎细胞的pH值偏酸性，花青素在酸性环境下就会呈现出紫、红这类深暖色调。
2. 花青素主要集中分布在紫洋葱外层的鳞茎表皮细胞中，越靠近外层，细胞合成和储存的花青素越多，颜色就越深；越往洋葱中心走，新生鳞片的花青素合成量越少，所以紫洋葱往往外深内浅，中心部分接近白色。
3. 积累花青素其实是紫洋葱长期演化出的生存优势：外层的花青素可以阻挡多余的紫外线，避免内部储存养分的鳞茎被强光灼伤，同时花青素的抗氧化特性还能抑制有害病菌的繁殖，降低洋葱被害虫啃食感染的概率，帮助它更好地完成生长储存养分的过程，这类性状就被稳定保留了下来。