野生型綠色熒光蛋白，最開始是 238 個氨基酸的肽鏈，約 25KDa。然后按一定規則，11 條β-折疊在外周圍成圓柱狀的柵欄；圓柱中，α-螺旋把發色團固定在幾乎正中心處。發色圖被圍在中心，能避免偶極化的水分子、順磁化的氧分子或者順反異構作用與發色團，致使熒光猝滅。
熒光是熒光蛋白最特別的特點，而其中的發色團起著主要的作用。在 α-螺旋上的 65、66、67位氨基酸——絲氨酸、酪氨酸、甘氨酸經過環化、脫氫等作用后形成發色團。有意思的是，發色團形成過程是由外周柵欄上的殘基催化，底物只需要氧氣。這暗示綠色熒光蛋白被廣泛用于不同物種的潛力：在不同物種中能獨立表達成有功能的蛋白，而不需要額外的因子。不過，現在依然在討論準確的過程。
發色團上的共軛 π鍵能吸收激發光能量，在很短的時間后，以波長更長的發射光釋放能量，形成熒光。