染色原理：甲苯胺藍是常用的人工合成染料的一種，屬於醌亞胺染料類，這類染料一般含有兩個髮色團，一個是胺基，一個是醌型苯環，來構成色原顯色，染料除有髮色團外，還要有能使色原對組織及其他被染物產生親和力的原子團即助色，助色團能促使染料產生電離成鹽類，幫助髮色團對組織產生染色力， 使切片上的組織細胞著色，甲苯胺藍不僅含有兩個髮色團，還含有兩個助色團，為鹼性染料，甲苯胺藍中的陽離子有染色作用，組織細胞的酸性物質與其中的陽離子相結合而被染色。
染色原理：甲苯胺藍是常用的人工合成染料的一種，屬於醌亞胺染料類，這類染料一般含有兩個髮色團，一個是胺基，一個是醌型苯環，來構成色原顯色，染料除有髮色團外，還要有能使色原對組織及其他被染物產生親和力的原子團即助色，助色團能促使染料產生電離成鹽類，幫助髮色團對組織產生染色力， 使切片上的組織細胞著色，甲苯胺藍不僅含有兩個髮色團，還含有兩個助色團，為鹼性染料，甲苯胺藍中的陽離子有染色作用，組織細胞的酸性物質與其中的陽離子相結合而被染色。
革蘭氏染色法的原理是革蘭氏陽性菌和陰性菌在化學和生理性質上差別比較大，染色體的反應也不一樣，一般陽性菌和碘和結晶紫的複合物結合比較牢固，不容易脫色，而陰性菌的結合相對比較弱，容易脫色，這是導致染色反應的主要依據。
細菌經過鹼性燃料結晶紫染色，後經過碘液進行媒染，然後用酒精脫色，在一定的條件下，有的細菌媒染後，顏色不被脫去，有的會被脫去，因此會把細菌分成兩類，不被脫去的被稱為革蘭氏陽性菌，脫去的則被稱之為革蘭氏陰性菌。脫色後可以在用紅色染料進行復染，陽性菌是紫色，陰性菌則被重新染上了紅色。很多有芽孢的桿菌和大部分的球菌，還有放射菌以及真菌杜輝呈現革蘭氏正反應，而弧菌、螺旋體以及大多數的致病性無芽孢桿菌則呈現出副反應。
革蘭氏染色的原理是透過結晶紫初染和碘液媒染後，在細胞壁內形成了不溶於水的結晶紫與碘的複合物，革蘭氏陽性菌由於其細胞壁較厚、肽聚糖網層次較多且交聯緻密，故遇乙醇脫色處理時，因失水反而使網孔縮小，再加上它不含類脂，故乙醇處理不會出現縫隙。
因此能把結晶紫與碘複合物牢牢留在壁內，使其仍呈紫色；而革蘭氏陰性菌因其細胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖層薄且交聯度差。
在遇脫色劑後，以類脂為主的外膜迅速溶解，薄而鬆散的肽聚糖網不能阻擋結晶紫與碘複合物的溶出，因此透過乙醇脫色後仍呈無色，再經沙黃等紅色染料復染，就使革蘭氏陰性菌呈紅色。