Die Dreifarbentheorie von Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz von 1850 basiert auf einer älteren Theorie des englischen Augenarztes und Physikers Thomas Young.
Sie besagt, dass es in unserem visuell-sensorischen System (unseren Augen) drei verschiedene Arten von Lichtrezeptoren gibt. Darauf gekommen ist Helmholtz als er in einem Versuch zwei verschiedene Farbe auf eine Stelle leuchtete und sich dabei eine neue Farbe ergab.

Laut der Dreifarbentheorie reagieren die drei Rezeptortypen unterschiedlich auf Licht mit Wellenlängen zwischen 400 und 700nm. Die Wahrnehmung verschiedener Farben kommt durch die unterschiedliche Stimulierung der Rezeptoren zustande. Je nach Mischungszustand der Grundfarben Rot, Grün und Blau, die die wahrgenommene Farbe darstellen, werden die Rezeptoren, die genau auf diese Grundfarben reagieren, unterschiedlich angeregt.
Wenn also gelbes Licht auf unser Auge trifft, so werden die Rezeptoren angeregt, die auf Rot und Grün reagieren, die auf Blau empfindlichen aber nicht. Dadurch erkennen wir den Farbton als Gelb.

Auch die „unbunten Farben“ Schwarz und Weiß kann unser Auge wahrnehmen. Bei weißem Licht müssen alle Farben zu gleichen Teilen gemischt vorliegen, also alle Rezeptortypen gleichmäßig angeregt werden. Bei Schwarz herrscht vollkommene Abwesenheit von Licht. Wir sehen also „nichts“, da auch keine Rezeptoren angeregt werden.