Astaksantiini on punainen pigmentti, jota esiintyy monissa luonnollisissa organismeissa.Luonnollinen astaksantiiniesiintyy pääasiassa meren eliöissä, jotka eroavat maakasvien klorofyllistä ja karoteenista. Se on eräänlainen mikrolevä, jota monet erityyppiset vesieliöt kuluttavat. Astaksantiinin voimakas punainen pigmentti saa näillä eläimillä punaisen tai vaaleanpunaisen lihan tai kuoret.
Luonnonvaraisesta Tyynestämerestä löytyvä punainen lohi on yksi suurimmista pitoisuuksistaluonnollinen astaksantiini, paitsi H. Pluvialis. Tämä pigmentti antaa kalanlihalle ikonisen syvän punaisen värin ja uskomattoman terveellisiä antioksidanttisia ominaisuuksia. Muita luonnollisia astaksantiinin lähteitä ovat hummeri, arktiset katkaravut, rapu, ravut, punataimen, levät ja krilli. Punaiset linnut saavat yleensä värinsä syömällä runsaasti kalaa ja kasvejaastaksantiini, mutta niiden pigmenttipitoisuudet ovat yleensä alhaiset.
Vaikka meren elämä on yleisin lähdeluonnollinen astaksantiini, se ei rajoitu vesipohjaisiin kasveihin ja eläimiin. Esimerkiksi hiiva nimeltä Xanthophyllomyces dendrorhous (Phaffia hiiva) sisältää myös suhteellisen suuria määriä astaksantiinia. Se on astaksantiinin tuottaja. Se ei ime sitä muista orgaanisista lähteistä.