La coloration de Gram est basée sur la propriété du cristal violet de se combiner avec l'iode, formant des composés non décolorables avec l'alcool ou avec le mélange alcool-acétone.
Certaines bactéries ont une affinité particulière pour cette réaction et, une fois colorées par le cristal violet, elles ne perdent pas la couleur si elles sont traitées avec de l'alcool ou avec un mélange alcool-acétone, conservant ainsi la coloration bleue (bactéries Gram-positives).
D'autres perdent la couleur bleue et sont colorées par la saphranine en prenant une coloration rouge (bactéries Gram-négatives).