Процесс окрашивания по Граму, первоначально разработанный датским врачом Гансом Кристианом Грамом, является еще одним методом, который микробиолог использует для идентификации неизвестных бактерий. Этот процесс имеет два результата: грамотрицательный или грамположительный. Тест включает использование разноцветных пятен, которые сигнализируют о способности клетки поглощать пятно или нет. Химический состав клеточных стенок клеток прокариотических бактерий определяет, каким цветом становятся клетки бактерий.

Вставив колонку клеток на предметное стекло, микробиолог добавляет несколько химикатов к группе клеток на разных этапах процесса, начиная с добавления к предметному стеклу пурпурного химического вещества и йода, чтобы установить пятно. Этанол смывает фиолетовый краситель, чтобы добавить краситель красного цвета. Грамположительные клетки становятся фиолетовыми, в то время как грамотрицательные клетки становятся розовыми на предметных стеклах, исследованных под микроскопом. Грамположительные бактерии имеют очень проницаемые стенки, которые позволяют специфическим антибиотикам проникать внутрь, тогда как грамотрицательные бактерии не так восприимчивы. Примером грамположительной прокариотической клетки является спирохета, ответственная за сифилис.