Astaxantin er en naturlig forekommende karotenoid som finnes i mange organismer, hovedsakelig i Haematococcus pluvialis, en type mikroalge. Denne mikroalgen akkumulerer store mengder astaxantin for å beskytte sine celler når den utsettes for miljømessig stress, som sterkt lys eller næringsmangel.

I tillegg til mikroalger finnes astaxantin også i marine organismer som reker, krabbe og hummer, hvor deres kraftige farger delvis kommer fra astaxantin. Fisken som laks og ørret inneholder også astaxantin, da de får dette pigmentet gjennom å spise organismer rike på astaxantin, som små krepsdyr. Videre får enkelte fugler, som flamingoer og pelikaner, sine lyse fjærfarger ved å konsumere mat som er rik på astaxantin.

Akkumuleringen av astaxantin i disse organismene skjer hovedsakelig gjennom næringskjeden, spesielt i marine økosystemer. Lavere organismer akkumulerer astaxantin ved å konsumere mikroalger, mens høyere organismer får astaxantin ved å spise disse lavere organismene.