Grunden til, at nanojernoxid kan præsentere forskellige farver, er hovedsageligt relateret til dets krystalstruktur, partikelstørrelse og overfladetilstand.
Krystalstrukturen af nanojernoxid er sekskantet, og gitterparametrene ændres med faldet i partikelstørrelsen. Når partikelstørrelsen er stor (normalt større end snesevis af nanometer), udviser jernoxid en typisk α- Fe2O3-strukturen, også kendt som hæmatitstruktur, er rød i farven. Dette skyldes, at typisk α- Fe2O3-strukturen har en høj reflektivitet for synligt lys, der absorberer kortere bølgelængder (blå-grøn) i synligt lys, og efterlader kun længere røde bølgelængder observeret.
Når partikelstørrelsen falder til nanoskalaen, undergår jernoxid ændringer i gitterparametre og overfladeeffekter, hvilket fører til ændringer i dets farve. Når partikelstørrelsen til en vis grad er lille (normalt mindre end titusvis af nanometer), udviser jernoxid magnetisme γ- Fe2O3-strukturen, også kendt som magnetisk jernoxid, er sort i farven. Dette skyldes, at den magnetiske jernoxidstruktur har en lavere reflektionsevne for synligt lys, absorberer mere synligt lys og producerer ikke væsentlig refleksion, hvilket resulterer i en sort farve.
Derudover kan overfladetilstanden af nanojernoxid også have indflydelse på farven. Overfladen af nanomaterialer har et stort specifikt overfladeareal og er tilbøjelig til at interagere med det omgivende miljø. For eksempel, når der er et oxid eller organisk dæklag på overfladen af nanojernoxid, kan deres farve ændre sig, og andre farvede pulvere kan forekomme.
Overordnet set afhænger farven af nanojernoxid af dets krystalstruktur, partikelstørrelse og overfladetilstand. Jernoxid med større partikelstørrelser har en typisk rød farve, mens jernoxid med mindre partikelstørrelser har en sort farve, og overfladetilstanden påvirker også farven.