แม้ว่าจุลินทรีย์หรือเซลล์ของสัตว์สามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ แต่ส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ขนาดเล็กอาจยากที่จะแยกแยะความแตกต่างเนื่องจากสีภายใต้กล้องจุลทรรศน์สามารถปรากฏได้เหมือนกันหรือเซลล์ดูทะลุผ่าน นักวิเคราะห์ห้องปฏิบัติการที่มีความเชี่ยวชาญในการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ของเซลล์ใช้วิธีการย้อมสีเพื่อบอกสีให้กับเซลล์เพื่อให้สามารถมองเห็นชิ้นส่วนได้อย่างชัดเจน Differential staining หมายถึงประเภทของการย้อมสีที่ช่วยให้นักวิเคราะห์สามารถบอกประเภทของเซลล์ที่แตกต่างกัน มันเป็นคำทั่วไปที่ครอบคลุมขั้นตอนการย้อมสีที่หลากหลาย
เมื่อสัตว์ถูกทำลายลงในเซลล์ของเซลล์เซลล์สามารถเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่ปรากฏและในการทำงาน สายพันธุ์ที่แตกต่างกันโดยทั่วไปมีชุดของเซลล์ที่ปรากฏเป็นบุคคลภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ตัวอย่างทั่วไปของความแตกต่างระหว่างสายพันธุ์และกลุ่มคือวิธีที่แบคทีเรียส่วนใหญ่สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามปฏิกิริยาของพวกเขากับชนิดของคราบเฉพาะที่เรียกว่า Gram stain ฮันส์คริสเตียนแกรมเป็นนักจุลชีววิทยาชาวเดนมาร์กผู้คิดค้นรอยเปื้อนครั้งแรกในปีพ. ศ. 2387 ซึ่งยังคงใช้กันทั่วไปเป็นขั้นตอนแรกที่มีประโยชน์ในการระบุแบคทีเรียในห้องปฏิบัติการ
ในการย้อมสีที่แตกต่างกันตัวอย่างของประชากรแบคทีเรียจะได้รับการบำบัดด้วยชุดของสีย้อมในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนเช่นการให้ความร้อนและการล้างตัวอย่างเพื่อให้สีย้อมได้เข้าสู่เซลล์ทั้งหมด ขั้นตอนต่าง ๆ ใช้สีย้อมเช่นคริสตัลไวโอเลตและฟูชชินพร้อมกับสารอื่น ๆ เช่นแอลกอฮอล์และไอโอดีนเพื่อช่วยแก้ไขสี เซลล์ที่ปรากฏเป็นสีชมพูจะถูกระบุว่าเป็นลบแกรมในขณะที่เซลล์สีฟ้าที่ส่วนท้ายของกระบวนการเป็นกรัมบวก ความแตกต่างของสีนี้ช่วยให้นักจุลชีววิทยาระบุชนิดของผนังเซลล์ชนิดที่มีซึ่งช่วยในการ จำกัด รายการที่เป็นไปได้ของสายพันธุ์ที่ตัวอย่างที่ไม่รู้จักเป็นของ เช่นเดียวกับการระบุประเภท Gram กระบวนการย้อมสีที่แตกต่างทำให้รูปร่างและการจัดเรียงของเซลล์ชัดเจนขึ้นซึ่งช่วยในการระบุตัวตน
เซลล์สัตว์ยังสามารถจัดเรียงภายใต้กล้องจุลทรรศน์ด้วยการย้อมสีที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นเซลล์ที่หมุนเวียนในเลือดจะมีปฏิกิริยาแตกต่างกันไปตามคราบบางชนิด ตัวอย่างคือรอยเปื้อนของไรท์ซึ่งรวมสีย้อมเช่นอีโอซินและเมทิลีนบลูและสามารถบอกนักวิเคราะห์ห้องปฏิบัติการว่าเซลล์เม็ดเลือดชนิดใดมีอยู่ในตัวอย่างและที่ความเข้มข้นเท่าใด ตัวอย่างเช่นเซลล์ eosinophil มีแนวโน้มที่จะใช้สี eosin จำนวนมากเมื่อเทียบกับเซลล์เม็ดเลือดอื่น ๆ โดยทั่วไปแล้วนักวิเคราะห์ใช้สีย้อมที่ระบุผ่านการย้อมสีที่แตกต่างพร้อมกับลักษณะของเซลล์อื่น ๆ เช่นขนาดรูปร่างและโครงสร้างภายในเพื่อหาว่าเซลล์ใดอยู่ในตัวอย่าง
