Junto con sus estudios sobre interferencias de la luz, otra contribución muy importante de Young, apoyada en su modelo ondulatorio, fue sobre la percepción de los colores. Young conocía bien el trabajo de Newton, y, en relación con este tema, replicó de forma expresa el modelo newtoniano en un largo trabajo que presentó en 1802 en la Royal Society de Londres. Recordamos que según Newton la luz sería una granizada de corpúsculos y cada corpúsculo luminoso que portara un determinado color debía ser diferente al resto (que portarían colores diferentes). Young afirmó que esto era insostenible. Puesto que la gama de tonalidades del espectro visible parecía prácticamente continua, para que fuera correcta la propuesta de Newton tendría que haber un número enorme (casi ilimitado) de corpúsculos de luz de diferente tipo. Entonces, dentro de nuestros ojos, tendríamos que poseer un número extraordinariamente elevado de receptores de distintos tipos, para que cada uno de ellos pudiera detectar o ser sensible a cada uno de esos corpúsculos.

Young mostró que su modelo ondulatorio podía superar esta dificultad. Planteó que cuando varias ondas luminosas de colores diferentes (diferentes frecuencias) viajan juntas, se perciben como una onda luminosa de un solo color (una frecuencia), que resulta de la composición de los colores de esas luces. Partiendo de esta premisa, comprobó empíricamente que los diferentes colores de luz del espectro se pueden obtener combinando adecuadamente tres luces básicas: verde, roja y el azul intensa. De tal forma que las tres luces superpuestas se ven como luz blanca. Con ello, Young, además de reforzar su modelo ondulatorio, superó brillantemente la dificultad que había observado en la teoría de Newton, ya que puso de manifiesto que en nuestros ojos, solamente sería necesario tener receptores de tres tipos para distinguir todos los colores visibles (On the theory of light and colors. Memoria presentada por Young en 1802)

Hoy es bien conocido que en la retina del ojo humano hay unas células especializadas, llamadas conos y bastones, que son sensibles a los rayos luminosos. Los conos, en un número del orden de siete millones, son sensibles a detalles finos de contraste, color y forma. Se activan en buenas condiciones de iluminación o luz "diurna". Por su parte, los bastones, en número del orden de 100 millones, se activan cuando reciben luz tenue o "nocturna". Los bastones no son capaces de distinguir el detalle fino o el color. Por eso, con baja iluminación es difícil distinguir los colores o ver límites precisos.

Tal como había predicho Young, y comprobó poco después Von Helmholtz (1821-1894), existen básicamente tres tipos de conos: unos que presentan una sensibilidad máxima para las longitudes onda más largas ("conos rojos"), otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda medias ("conos verdes") y otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda más cortas ("conos azules"). La combinación de estas tres luces básicas en una mayor o menor proporción da lugar a la visión tri-cromática o RGB (red, green, blue) que poseen la mayoría de las personas y mediante la cual se abarcan todas las tonalidades del arco iris.

Los televisores, los monitores de ordenador y bastantes modelos de teléfonos móviles son buenos ejemplos de aplicación tecnológica de la teoría tri-cromática del color, ya que utilizan las tres luces primarias para producir toda la gama cromática que podemos ver en sus pantallas. El funcionamiento de estos aparatos se puede ilustrar en el aula  usando cañones de luz de intensidad regulable de estas tres longitudes de onda.