Los carotenoides se sintetizan en las células vegetales involucradas en la fotosíntesis y la fotoprotección. En los humanos, los carotenoides son esenciales como antioxidantes dietéticos y precursores de la vitamina A. Los cultivos son las principales fuentes de carotenoides dietéticos nutricionalmente importantes. Estudios recientes han desvelado los principales componentes genéticos en la vía metabólica de los carotenoides, incluida la identificación de factores clave que participan o regulan directamente la biosíntesis de carotenoides. Sin embargo, los recientes avances genéticos y la complejidad del mecanismo y la regulación de la acumulación de carotenoides no han sido revisados. En este documento, revisamos el progreso reciente sobre los carotenoides desde la perspectiva de la genética hacia adelante, discutimos las implicaciones biotecnológicas y proporcionamos nuevas perspectivas sobre cómo transferir el conocimiento de la investigación de carotenoides al proceso de mejora de cultivos.