Dzięki barwieniu komórek różnymi barwnikami chemicznymi, można uwidocznić struktury komórkowe, które w preparatach świeżych – niebarwionych – jest ciężko dostrzec lub są całkowicie niemożliwe do zobaczenia. W takiej sytuacji używa się barwienia pojedynczego (stosowanie tylko jednego barwnik) lub złożonego (stosowanie wielu barwników równocześnie lub kolejno). W procesie tym stosuje się barwniki, które wykazują różne powinowactwo z wybarwianymi składnikami komórkowymi. Różne barwniki służą do zabarwiania określonych struktur lub składników komórkowych i nadają im różne kolory, by można było je wyróżnić.