猫的被毛颜色和花纹有很多种，大概可以分成全色、白色、多层色、虎斑、双色、玳瑁色、重点色和毛尖色等几种，猫的颜色要在成年期才能分辨出来，而红猫常因基因的缘故产生假花纹（ghost markings），这种花纹会随着年龄逐渐消失。这些颜色和花纹有保护色的作用，而有些花纹是某些品种猫的代表花纹蜘蛛。
从猫的遗传学上来说，决定毛色遗传的基因位于X染色体，而在Y染色体上并没有任何毛色的基因，基本色素只有产生黑色的真黑色素和产生红色的嗜铬黑色素，再因密集和稀释产生各种颜色。产生白色是因为猫的毛发受到白斑基因、白色基因或隐性基因的影响，猫在隐性基因的影响之下会可能出现非常态现象的白子。
尽管从基因的角度上来看，白猫应该相当少见。但中国等地因为曾经以为白长毛鸳鸯眼的猫就是波斯猫（事实上并非）而大量繁殖这类猫，所以白色较其他地区较多。另外，一些说法认为白毛蓝眼的猫会有听力障碍，因为猫的听觉所必要的离子平衡是由黑色素细胞所控制的，而白猫没有足够的黑色素细胞。
而之所以会出现玳瑁色的原因，是如果猫有两条X染色体，当其中一条带有真黑色素、另一条带有嗜铬黑色素的话，就会在猫的身上参杂成为玳瑁色，所以大多数玳瑁猫都是雌猫（性染色体是XX），而出现在少数例子中的雄性三色猫，也可能因为嵌合体（性染色体是XXY）的缘故而没有生育能力。
重点色从一般的颜色改良而来，主要是在身体末端重点处有较深的颜色，共有重点色（point）、貂皮色和深褐色三种。毛尖色则是只有毛的尖端有颜色，主要有烟色、阴影色和金吉拉色三种。
虎斑花纹则是最普遍常见的花纹，有经典虎斑、鲭鱼虎斑、斑点虎斑和多层色虎斑等多种类型，共同特征是在前额上的“M”型标记和眼睛周围的眼线。双色是混合两种花色的颜色，有时会形成手套、双色、花斑、喜鹊、梵、燕尾服、塞舌尔等有趣的图案。
这些图案都是基因和巧合导致的。曾经出现过“因为毛色让它长得像希特勒，所以遭到人类虐待”的猫，但是毛色只是受基因影响，猫也不是希特勒。
事实上，中国古代的猫谱便以猫的毛色和花纹来区分品种，而非遗传学。现代华语圈依然存在一些俗称如“老虎猫”（即橘黄色条纹的虎斑猫）“奶牛猫”（白底有大块黑斑的猫）“奔驰猫”（黑色居多，在面部中间有一道白色的线的猫）等以外观称呼的猫。
