Brunbjørner er brune på grunn av melanin, et pigment som farger hår, hud og øyne. De to hovedtypene er eumelanin, som produserer brun eller svart, og feomelanin, som produserer rødlige eller gule toner. Brunbjørner har en høyere konsentrasjon av eumelanin.
Andre faktorer som påvirker farge inkluderer gener, kosthold, alder, og sollysutsetting. Et kosthold rikt på bær kan gjøre pels mer rødt, yngre bjørner kan ha lysere pels, og sollys kan bleke pels over tid.
Selv om brun er mest vanlig, kan brunbjørnpels variere fra blond til svart avhengig av disse faktorene.