细胞壁是位于细胞最外一层厚实、坚韧的外被，有固定外形和保护细胞等多种功能。不同的微生物其细胞壁的组分也不同，根据细菌细胞壁结构与组分的不同，革兰氏染色法可以将细菌分成革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
革兰氏染色的机制：
通过结晶紫液初染和碘液媒染后，在细菌的细胞壁以内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物（CVI dye complex)。G+细菌由于其细胞壁较厚丶肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处，因失水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。反之，G-细菌因其细胞壁薄丶外膜层类脂含量高丶肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，再经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈现红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色了。
