Isso porque o núcleo de uma célula é rico em DNA (Ácido desoxirribonucleico), ou seja, é ácido, e, portanto, é atraído pele hematoxilina (um corante básico). Já o citoplasma da célula possui um caráter mais básico e é, portanto, corado em tonalidades de vermelho pela eosina.
A coloração envolve 3 etapas principais: Coloração com violeta de cristal (um corante solúvel em água, roxo); A descoloração (utilizando etanol / acetona); A contra-coloração (utilizando corante Safranina, vermelho).
O método consiste em tratar sucessivamente um esfregaço bacteriano, fixado pelo calor, com os reagentes cristal violeta, lugol, etanol-acetona e fucsina básica. As bactéricas que adquirem a coloração azul violeta são chamadas de Gram-positivas e aquelas que adquirem a coloração vermelho são chamadas de Gram-negativas.
Cerca de 90 a 95% das bactérias Gram-negativas são patogênicas e muitas Gram-positivas são não patogênicas e algumas, inclusive, são úteis. As paredes mais complexas das bactérias Gram-negativas as tornam mais resistentes e dificultam que os antibióticos e outros medicamentos adentrem em seu interior.
Existem bactérias que não se coram pelo método de Gram que são conhecidos como Bacilos Álcool Ácido Resistentes (BAAR). É o caso das micobactérias, sendo seu principal representante Mycobacterium tuberculosis, causador da Tuberculose.