Les phycobilines sont particulièrement efficaces pour absorber la lumière rouge, orange, jaune et verte, qui ne sont pas absorbées de façon optimale par la chlorophylle a ; on en compte quatre :
Les organismes qui se développent dans des eaux peu profondes ont tendance à contenir des phycobilines qui absorbent la lumière rouge et orange, tandis que ceux qui se développent en eaux plus profonde contiennent davantage de phycobilines qui absorbent la lumière verte, plus abondante à ces profondeurs.
Les phycobilines émettent de la lumière par fluorescence à des longueurs d'onde spécifiques, ce qui les fait souvent utiliser dans la recherche comme marqueurs chimiques, par exemple en combinant des phycobiliprotéines à des anticorps selon une technique appelée immunofluorescence.