Los xantófilos son carotenoides con diversos roles en la protección contra el estrés en todos los taxones de la vida. Esta revisión destaca los xantófilos localizados en los cloroplastos (con un enfoque en la zeaxantina) de las plantas al presentar una visión general de los efectos protectores de los xantófilos, así como el papel de los carotenoides como precursores de múltiples hormonas de estrés en las plantas. También examina los roles de los xantófilos y las hormonas de estrés en las cascadas de señalización entre los cloroplastos y los genes nucleares que controlan el crecimiento, desarrollo y defensas contra el estrés en las plantas. Esta visión general aborda las vías biosintéticas de los xantófilos y las hormonas de estrés en las plantas derivadas de carotenoides, las funciones de los xantófilos en la fotoprotección de la fotosíntesis, los carotenoides como micronutrientes esenciales para los humanos y los roles de los xantófilos en la integridad de las membranas. Se presta atención a la participación de la zeaxantina tanto en la defensa abiótica como biótica, así como su impacto en los componentes del sistema de defensa biótica con objetivos contrastantes. Se resumen ejemplos de los múltiples bucles principales de las cascadas de señalización entre los cloroplastos y el núcleo, que se basan en el estado redox de los cloroplastos y son modulados por los xantófilos. Esta revisión integra el papel de los carotenoides de los cloroplastos en el control de la eficiencia en el uso de la luz y la provisión de fotoprotección con sus efectos regulatorios a nivel de sistema como precursores de hormonas de estrés en plantas derivadas de carotenoides y moduladores del estado redox de los cloroplastos. Se necesita una mejor comprensión de estas conexiones para guiar el desarrollo de líneas de plantas con mayor resiliencia y productividad en entornos complejos, cambiantes y desafiantes.