GFP består av 238 aminosyrer og har en klassisk β-tønneform bestående av elleve β-flak med en eller flere α-helikser i midten som inneholder fluoroforet. Det tettpakkede tønneskallet beskytter fluoroforet fra å undertrykkes av det omliggende mikromiljøet, mens de innovervendte sidegruppene i tønnen fremkaller reaksjoner som leder til fluorofordannelse. Dette skjer i en serie diskrete tidssteg med bestemte eksitasjons- og emisjonsegenskaper.