革蘭氏染色是用來鑒別細菌的一種方法，細菌細胞壁上的主要成份不同，利用這種染色法，可將細菌分成兩大類，即革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌。這種染色法是由一位丹麥醫生漢斯•克里斯蒂安•革蘭於1884年所發明，最初是用來鑑別肺炎球菌與克雷白氏肺炎菌之間的關係。

革蘭氏染色的對象是細菌的細胞壁。染色後的細菌可在顯微鏡下更好的觀察，以便於區分。不同的細菌在該染色法的作用底下反應不同，藉以區分成為兩類：
(1) 革蘭氏陽性細菌，胞壁染色後呈藍紫色。
(2) 革蘭氏陰性細菌，染色後呈紅色。
這是辨別細菌種類的一個重要特性，對由細菌感染引起的疾病的臨床診斷及治療很有幫助。

革蘭氏染色流程可概括為：染色-脫色-複染。
(1)第一步初染劑：
使用結晶紫染色，染色部位主要為染細胞壁上的肽聚醣。
(2)第二步媒染劑：
加入複方碘溶液或稱革蘭氏碘液後會形成不溶性的結晶紫-碘複合體。細菌呈紫黑色。第二步是關鍵，它的目的是分辨細菌的革蘭氏染色特性。若為革蘭氏陽性菌，此複合體係結合於細胞壁之鎂、核糖核酸，形成鎂-核糖核酸-結晶紫-碘複合體，不易脫去。
(3)第三步脫色劑：
使用95％酒精脫色，試劑具脂溶劑和蛋白脫水劑之雙重功能。此步驟對革蘭氏陽性細菌無效，因為細胞壁上厚厚的細胞壁(成分為肽聚醣)阻隔了結晶紫-碘複合體的外滲，只能留在細菌體內。革蘭氏陰性菌細胞壁層薄，會被脫色而成為無色。
(4)第四步複染劑：
為了對比，在此之後會加入番紅進行複染，革蘭氏陰性菌成紅色，而革蘭氏陽性菌仍保有原來的紫色。

革蘭氏陰性菌的特徵：
1. 細胞膜：存在於細胞質中各膜結合細胞器中的膜，包括核膜、內質網膜、高爾基體膜、溶酶體膜、粒線體膜、葉綠體膜、過氧化物酶體膜等。
2. 肽聚糖薄層，比革蘭氏陽性菌要薄得多
3. 外層膜，是在肽聚糖層之外的膜，內含有脂多糖，核糖，O抗原
4. 外層膜中還有孔蛋白，允許特定的分子通過
5. 周質： 指肽聚糖層和外層膜之間的空間
6. S層直接與外層膜相連，而非肽聚糖層
7. 如果有鞭毛，表毛有四個支撐環而不是兩個
8. 沒有磷壁酸或者脂磷壁酸
9. 多糖骨架上有脂蛋白
10.大多數革蘭氏陰性菌中含有胞壁質脂蛋白，其作用為通過共價鍵連接外層膜和多糖
11.絕大多數革蘭氏陰性菌非孢子生殖，除了極少數例外 (伯氏考克斯體（Coxiella burnetii）除外)
12.一些革蘭氏陰性菌釋放脂多糖。