El algodón marrón es un cultivo importante de algodón de color natural, y las fibras de algodón marrón (BCFs) se utilizan ampliamente como materias primas para la producción de la industria textil debido a sus ventajas de ser ecológicas y libres de contaminación por tintes. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la pigmentación en las fibras aún se comprenden mal, lo que limita significativamente sus aplicaciones extensivas en campos relacionados. En este estudio, realizamos un análisis comparativo multidimensional de los transcriptomas y metabolomas entre fibras marrones y blancas en diferentes períodos de desarrollo para identificar los genes y vías clave que regulan la deposición de pigmentos. Los resultados transcriptómicos indicaron que las vías de biosíntesis de flavonoides y biosíntesis de fenilpropanoides eran vías regulatorias significativamente enriquecidas, especialmente en los períodos de desarrollo tardío de la pigmentación de las fibras; además, los genes distribuidos en las vías de , , , , , y fueron identificados como genes significativamente regulados al alza. Los resultados metabólicos mostraron que seis metabolitos, a saber, (-)-Epigalocatequina, Apiina, Cianidina-3-O-glucósido, Galocatequina, Miricetina y Poncirina, se acumularon significativamente en fibras marrones pero no en fibras blancas. El análisis integrador de los datos transcriptómicos y metabolómicos demostró una posible red reguladora que podría regular la deposición de pigmentos, en la que tres factores de transcripción MYB promueven los niveles de expresión de los genes de biosíntesis de flavonoides, induciendo así el aumento del contenido de (-)-Epigalocatequina, Cianidina-3-O-glucósido, Galocatequina y Miricetina en las BCFs. Nuestros hallazgos proporcionan nuevas perspectivas sobre el mecanismo de deposición de pigmentos en las BCFs y ofrecen referencias para la ingeniería genética y la cría de materiales de algodón de color.