结核病杆菌是一种特殊的革兰氏阳性菌，其细胞壁中含有大量的脂质，主要是分枝菌酸，其外包有肽聚糖，因此分枝杆菌一般不易着色，但仍然是阳性细菌。
说一种细菌是革兰氏阳性或阴性，主要是看革兰氏染色后细菌的颜色是蓝还是红。事实上，由于革兰氏染色法过于经典，所以很容易产生误解，认为只要能讲出一种细菌，即并非革兰氏阳性菌，就一定是革兰氏阴性菌。但是事实上，像结核分枝杆菌这样的细菌，由于在细胞壁上的特殊结构，不能被革兰氏染色，其胞壁肽聚糖外还包有大量脂质，尤其是分枝菌酸，这种非极性物质不易与极性染料，如结晶紫结合，因此不能用革兰氏染色法染色，而应使用其他染色方法，即抗酸染色法染色。
在革兰氏染色后，如果细菌为蓝色，则为革兰氏阳性菌，如果细菌为红色，则为革兰氏阴性菌。但平时所说的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，不可能包含所有的细菌，例如结核分枝干菌属就是一个例子。