除了革蘭氏染色法，另一種在微生物學中常用的染色法是抗酸染色（acid fast stain）。它可以幫我們分辦出抗酸桿菌（acid fast bacilli）。這種方法由德國細菌學家 Franz Ziehl及病理學家Friedrich Neelsen所發明，所以由被稱為Ziehl-Neelsen染色。
抗酸桿菌大部分都是屬於分枝桿菌（Mycobacterium），而惡名昭彰的結核桿菌（Mycobacterium tuberculosis）就是其中一個例子。它們是一類在臨床上是很令人頭痛的細菌，因為它們雖然毒性不強，生長緩慢，但卻非常頑強，對酸性、鹼性、氧化物、補體（complement）及大部分抗生素都是免疫的。 以結核桿菌為例，即使被巨噬細胞（macrophages）所吞噬，巨噬細胞的溶小體（lysozome）都無法把它消化。巨噬細胞「消化不良」，最後引起第四型過敏反應（type VI hypersensitivity），慢性發炎反應慢慢破壞地身體組織。
抗酸桿菌這種特性又與它細胞壁的特殊結構有關。抗酸桿菌的細胞壁有大量的分枝菌酸（mycoic acid），讓細胞壁變得十分堅韌，可以對抗大部分環境的攻擊。但另一方面，這個細胞壁也阻擋了營養的穿透，所以抗酸桿菌的生長是很緩慢的。
一般細菌都細胞壁在被抗酸染料染色後，可以被酸性物質或者乙醇酒精退色。抗酸桿菌細胞壁中的分枝菌酸可以留著抗酸染料，即使用上酸性物質或者乙醇酒精，都不能夠令它退色。「抗酸」染色就是因為這個特性而得其名。
