Á sviði litavísinda og iðnaðarnotkunar er ástæðan fyrir því að litarefni og litarefni geta gefið ýmsum efnum skæra liti í grundvallaratriðum í einstökum eðlisefnafræðilegum aðferðum þeirra. Þrátt fyrir að báðir miði að "litaþróun," treysta þeir á mismunandi meginleiðir til að mynda fyllingarlitarkerfi.
Leysni litarefna ákvarðar að verkunarmáti þeirra miðast við sameinda-víxlverkun. Litarsameindir innihalda litninga eins og samtengd tvítengi og arómatíska hringi, sem geta tekið í sig ákveðnar bylgjulengdir sýnilegs ljóss og endurspeglað aðrar bylgjulengdir og þannig sýnt lit. Þegar litarefni komast í snertingu við vætanlegt fylki (eins og bómullartrefjar, silki eða pappír), með hjálp vatns eða annarra leysiefna, dreifist sameindirnar inn í fylkið og bindast yfirborðshópum fylkisins með samgildum tengjum, jónatengi eða vetnistengi, sem ná stöðugri festingu. Til dæmis mynda hvarfgjörn litarefni samgild tengi við sellulósatrefja við basísk skilyrði; súr litarefni bindast próteinþráðum með rafstöðueiginleikum. Þetta ferli sameindapennslis og tengingar gefur litarefninu góða gagnsæi og einsleitni, en gerir einnig miklar kröfur um samhæfni miðilsins og ferlisaðstæður. Óleysni litarefna segir til um að litaþróun þeirra byggist á líkamlegu samspili agna við ljós. Litarefni eru dreift í plastefni, leysiefni eða fjölliða fylki sem einstaklega fínar fastar agnir. Þegar ljós skín á þá kemur dreifing og sértækt frásog fram á yfirborð agnanna; hið ógleypta ljós er litið af mannlegu auga. Vegna þess að litarefni loðast aðeins við yfirborð fylkisins og komast ekki inn í innanrýmið, hafa þau framúrskarandi felustyrk og flæðiþol, sem gerir þau hentug fyrir forrit sem krefjast mikils umburðarlyndis fyrir vélrænni núningi, ljósáhrifum og veðrun. Ólífræn litarefni treysta oft á stöðuga kristalbyggingu og mikla efnafræðilega tregðu til að ná endingu; lífræn litarefni ná líflegum litrófsþéttleika með mjög samtengdum litningum, en þurfa oft yfirborðsmeðferð til að bæta dreifileika og veðurþol.
Almennt er litaþróun litarefna upprunnin frá sameinda-stigi leysanlegri bindingu og ljósgleypni, en litaþróun litarefna einkennist af ljósdreifingu og frásog óleysanlegra agna. Að skilja muninn á undirliggjandi meginreglum þeirra hjálpar við vísindalegt val á efnum og hagræðingu ferla í mismunandi notkunarsviðum, þannig að ná fram skilvirkum og varanlegum litaráhrifum og leggja fræðilegan grunn að þróun grænna og hagnýtra litatækni.