[5] [6] Los colores primarios no son una propiedad fundamental de la luz, sino un concepto biológico, basado en la respuesta fisiológica del ojo humano.
Aunque la sensibilidad máxima de los conos no se produce exactamente en las frecuencias RVA, lo que significa que genera verde, azul y rojo, se eligen estos colores como primarios puesto que con ellos es posible estimular los tres receptores de color de manera casi independiente, proporcionando una gama especialmente amplia.
Por ejemplo, para las especies conocidas como tetracrómatas, con cuatro receptores de color distintos, se utilizarían cuatro colores primarios (como los humanos solo pueden ver hasta 400 nanómetros (violeta), pero los tetracrómatas pueden ver parte del ultravioleta, hasta los 300 nanómetros aproximadamente; este cuarto color primario estaría situado en este rango y probablemente sería visto como un magenta espectral puro, en lugar del magenta que vemos, correspondiente a una interferencia entre las longitudes de onda del rojo y el azul).
Muchas aves, insectos y marsupiales son tetracrómatas, y según algunos estudios se ha sugerido que algunas mujeres también heredan esta capacidad de visión,[8][9] puesto que poseen receptores adicionales para el amarillo.
Más tarde, Johann Wolfgang von Goethe estudió y describió un modelo en su libro Teoría de los colores (1810).
Posteriormente, tras el desarrollo del impresionismo en el siglo XIX, las investigaciones sobre la naturaleza ondulatoria de la luz y la percepción visual humana, estudiados durante los siglos XIX y XX, se encontraron las pistas para determinar con mayor precisión un grupo más cercano al ideal de colores primarios, encontrando que en la mezcla sustractiva el azul y el rojo son aproximaciones bastante imprecisas, puesto que estos pueden obtenerse a través de la mezcla de varios tintes y sus mezclas generan tonos de poca luminosidad, considerados como «impuros» o «sucios».
Adicionalmente, para proveer un registro más fiel del color en algunas tonalidades críticas (como el cielo azul claro en algunas imágenes), se añadieron además variaciones de las tintas cian y magenta de menor intensidad, compuestos directamente en la tinta, lo cual permite hacer gradaciones tonales más delicadas de estos dos colores; esta variación es conocida como CcMmYK, y se utiliza en impresoras de calidad fotográfica y en algunos procesos litográficos previo a la separación por semitonos.
A su vez, este modelo describe como colores secundarios al naranja, verde y morado.
En la síntesis sustractiva, los tres colores primarios son la tríada cían-magenta-amarillo, conocidas igualmente por sus siglas CMYK (del inglés Cyan, Magenta, Yellow, y Key); su mezcla en partes iguales (sustracción) da origen a tonalidades grises oscuras, las cuales tienden —en el modelo ideal— al negro.
Los televisores, los monitores y pantallas son las aplicaciones prácticas más comunes de la síntesis aditiva.
Además, estos colores se organizaron en pares "oponentes", rojo frente a verde y amarillo frente a azul, de modo que la mezcla pudiera ocurrir entre pares (por ejemplo, un verde amarillento o un rojo amarillento) pero no dentro de un par (es decir, el rojo verdoso no puede ser imaginado).
[15] El Sistema de Color Natural también está directamente inspirado en la teoría psicológica primarias.
[16] El concepto de colores secundarios y terciarios tiene su origen en la teoría del arte.