Värvide määratud omadusteks, mis on erinevate instrumentidega mõõdetavad, on värvitoon (lainepikkus), heledus ja küllastus või kromaatilisus. Täpsete värvisüsteemide tootmise ja värvide mõõtmisega tegelevaks teadusharuks on kolorimeetria.

Alates maalikunstnik P. O. Runge katsest aastal 1810 kirjeldada värvi kolmemõõtmeliselt on tema poolt mudeldatud "värvigloobusele" lisandunud mitmeid erinevaid värvisüsteeme. Seetõttu varieerub ka kasutatav terminoloogia. Kõige üldmõistetavamateks väljenditeks on värvi põhinimeliselt väljendatav toon (punane, kollane), hele/tume, tuhm/särav. Soe/külm võimaldab täpsustada tooni ja läikiv/matt iseloomustada pinna kvaliteeti.

On kolm põhjust, miks värvitaju ja värvide mõõdetavad karakteristikud ei ole viidavad üks-ühesesse vastavusse. Nendeks on metameeria, värvikonstantsus ja värvide interaktsioon.

Metameeria tähendab seda, et kahe pinna värv võib olla sama, kuigi neilt peegelduvad lainepikkused on erinevad. Erinevus saab nähtavaks alles valgusallika muutumisel. Nii näiteks võivad päevavalguses seinaga samavärvilisena tundunud aknakatted lambivalguses muutuda märgatavalt erinevaiks.

Värvikonstantsuse all mõeldakse võimet hoolimata valgustuse spektraalsete omaduste tugevast muutumisest tajuda esemete värve muutumatutena. Näiteks eluruumide seinad peegeldavad eri aastaaegadel üpris erinevat valgust. Päikesevalguses olevatelt esemetelt võib kiirata kuni üheksa korda rohkem valgust kui samadelt esemetelt varjus. Inimestel on siiski võime tajus "nullida" valgustuse ja varjude mõju esemete värvile.

Värvide interaktsiooni e. vastastikuse mõju tulemusel võib üks ja sama värv taustast või kõrvalolevast värvist olenevalt anda nii soojuselt, heleduselt kui säravuselt olulisel määral erineva mulje.