Weltweit gibt es nur in sehr wenigen Ländern gesetzliche Regelungen über die Zusammensetzung von Tattoo-Farben, was dazu geführt hat, dass im Prinzip niemand weiß, welche Farbstoffe durch die Tätowierung in der Haut eingelagert wird. Der Tätowierer kann auch bei besten Absichten nicht erkennen oder wissen, welche chemische Zusammensetzung das von ihm verwendete Pigment hat. Bei zwei Sitzungen beim gleichen Tätowierer kann sogar ein gleich aussehendes, aber chemisch völlig unterschiedliches Pigment verwendet worden sein. Dies gilt auch, wenn das Pigment "zertifiziert" ist - egal nach welcher Norm die Zertifizierung erfolgte. Das gleiche gilt im übrigen auch für Permanent-Make-Up. Alle anderen Werbeaussagen von Herstellern über CE-Zertifizierung sind nichtssagende Werbebotschaften.

Dementsprechend ist es bei der Entfernung der Tätowierung mit dem Laser ein großes Problem, dass die Zusammensetzung der Farben nicht bekannt ist, da sich jedes Pigment beim Lasern anders verhält. Deshalb kann man bei der Lasertherapie von Tätowierungen nie im Voraus sagen, wie schnell das Pigment durch die Behandlung beseitigt wird. Manchmal kann durch das Lasern ein Farbumschlag des Pigments entstehen. Dies ist ein typisches, nicht ganz seltenes Problem bei der Laserbehandlung eines missglückten Permanent-Make-Ups: die Pigmentfarbe ist manchmal nach dem Lasern nicht verschwunden, sondern nur in der Farbe verändert. Der vorher schwarze Lidstrich kann z.B. danach dunkelrot aussehen, die rote Lippenkontur wird dunkel. Natürlich handelt es sich dabei um Einzelfälle - allerdings weist ein seriöser Laserspezialist seine Kunden auf diese Komplikationsmöglichkeit vorher hinweisen.

Ende des 19. Jahrhunderts waren Rot, Blau, Schwarz und Gelb häufig verwendete Farben für die Tätowierung. Grundstoffe für die Farben waren Rötel, Kohle, Kreide, Gips, Safran, Waid, Purpur und Kermes (gewonnen aus den getrockneten Weibchen der Kermesschildlaus), außerdem schwarzer Ton, Ochsengalle, Kienruß des Sesamöls, Ruß der Lichtnuss, des Holzes der Kaurifichte und von anderen Sträuchern, besonders von Nusshölzern. Blau gewann man aus chinesischer Tusche, pulverisierter Kohle, Schießpulver, Tier- und Pflanzenasche, Graphit und Tabaksud.

Rot erzeugte man durch Zinnober (HgS) oder Ziegelmehl, Eisenoxid (Fe2O3), aus Karmin und roter Tusche. Violett stellte man mit Zinnober und Ruß her, Gelb mit Curcuma; eine Mischung von Curcuma und Indigo lieferte Grün. Weitere anorganische Pigmente sind Titandioxid (weiß), Cadmiumsulfid (gelb), Chromoxid (grün) Cadmiumselenid (rot) oder Eisenoxide (schwarz).

Heutzutage verwendet man dagegen hauptsächlich synthetische organische Farbstoffe. Viele farbige Tattoopigmente wurden ursprünglich zum Färben und Lackieren von Konsumgütern produziert (z.B. für Autolacke). Die Tätowierer setzen diese Pigmente gerne ein, weil sie nahezu unlöslich sind und damit für eine brillante beständige Tätowierung in der Haut sorgen. Bis vor Kurzem waren nur wenige Daten zur chemischen Struktur von Tätowierungsfarbstoffen bekannt. Neuere Untersuchungen an handelsübllichen farbigen Tätowierungspigmenten haben gezeigt, dass diese im Wesentlichen aus industriellen organischen Pigmenten in Form von Azo- oder polyzyklischen Verbindungen bestehen. Eine erste repräsentative Marktrecherche über schwarze Tätowierungsfarbstoffe hat ergeben, dass diese sich hauptsächlich aus "carbon black" (Ruß) und Nebenprodukten der Rußherstellung zusammensetzen.

Bei modernen Farben werden zusätzlich Bindemittel eingesetzt. Häufig wird Schellack in Kombination mit weiteren Substanzen verwendet. Bei schwarzer Tätowierfarbe wird meist eine Mischung aus Schellack und Borax zugegeben. Dies ist eine preiswerte Variante, die für einfache Farben ausreicht. Hochwertige Tätowierfarben und bunte Farben basieren auf einer Kombination aus Schellack und Ammoniak. Darüber hinaus sind als Bindemittel auch sog. Povidone (Kurzname für Polyvinylpyrrolidone) bekannt, die zur Viskositätsregulierung als Verbundmittel dienen. Diese Bindemittel sorgen für eine sehr gute Verteilung der Farbpigmente im Wasser.

Seit November 2008 gibt es jetzt in Deutschland eine neue Tätowiermittel-Verordnung, die -erstmalig in Europa- die Verwendung von intrakutan applizierten Farbstoffen regelt. Mit der vorliegenden Verordnung dürfen Farbstoffe, an deren gesundheitlicher Unbedenklichkeit Zweifel bestehen, nicht verwendet werden. Darüber hinaus wird mit den neuen Kennzeichnungsvorschriften sichergestellt, dass alle Inhaltstoffe (ob für Tattoos oder Permanent-Make-Up) angegeben werden. Dies soll Transparenz über die Zusammensetzung der in die Haut eingebrachten Farbstoffe schaffen. Explizit genannt werden u.a. 38 Farbstoffe sowie Azofarbstoffe, die bestimmte schädliche Substanzen (Amine) freisetzen.