革蘭氏陰性細菌的細胞壁中肽聚糖含量低，而脂類物質含量高，當用乙醇處理時，脂類物質溶解，細胞壁的通透性增加，使結晶紫-碘復合物易被乙醇抽出而脫色，然后又被染上了復染液（番紅）的顏色，因此呈現紅色。
以[大腸桿菌]為代表。大腸桿菌為兼氣性菌種，一般生存于腸道中及厭氧的還境中。革蘭氏陰性菌細胞壁的特征為有一層out member 與陽性菌種不同。對大腸桿菌的研究很多，除了它是一般食物中是否有被污染的指標外，很多分子生物學方面的研究皆需要使用到大腸桿菌當作實驗宿主。
除了大腸桿菌外，變形桿菌、痢疾桿菌、肺炎桿菌、布氏桿菌、產氣夾膜桿菌、流感(嗜血)桿菌、副流感(嗜血)桿菌、卡他(摩拉)菌、不動桿菌屬、耶爾森菌屬、嗜肺軍團菌、百日咳桿菌、副百日咳桿菌、志賀菌屬、巴斯德菌屬、霍亂弧菌、副溶血性桿菌、類志賀吡鄰單胞菌等也是革蘭氏陰性菌