Istota barwienia polega na wykorzystywaniu powinowactwa barwnika bezpośredniego do celulozy. Wszystkie barwniki bezpośrednie należą z reguły do barwników azowych. Barwniki bezpośrednie są to rozpuszczalne w wodzie sole organicznych kwasów sulfonowych.

W wodnych roztworach dysocjują z utworzeniem barwnych anionów charakteryzujących się wybitną zdolnością do asocjacji. Kationami kompensującymi ładunek ujemny są zazwyczaj jony sodu, rzadziej amonu. Wykazują one powinowactwo do włókien celulozowych. Każdy barwnik bezpośredni, aby był przydatny do barwienia włókien celulozowych musi charakteryzować się następującymi cechami:
- posiadać liniową budowę cząsteczki
- w cząsteczce barwnika powinny występować grupy, które mogą
tworzyć wiązania wodorowe z tworzywem włókna
- cząsteczka barwnika powinna zawierać minimum osiem wiązań sprzężonych
- cząsteczka barwnika powinna mieć możliwość przyjęcia struktury płaskiej.