Her ne kadar mikroplar veya hayvan hücreleri mikroskop altında görünse de, minik hücrenin ayrı bölümleri, mikroskop altındaki renkler aynı göründüğü veya hücre göründüğü için ayırt edilmesi zor olabilir. Hücrelerin mikroskobik analizinde uzmanlaşmış laboratuvar analistleri, hücreye renk vermek için boyama yöntemlerini kullanır, böylece parçaları net olarak görebilirler. Diferansiyel boyama, analistin farklı hücre tiplerini birbirinden ayırmasını sağlayan boyama tipini belirtir; çeşitli boyama prosedürlerini kapsayan genel bir terimdir.
Bir hayvan hücrelerine bölündüğünde, hücreler görünüm ve fonksiyon bakımından değişebilir. Genellikle farklı türlerin, mikroskopta bireysel görünen hücre kümeleri vardır. Türler ve gruplar arasındaki farklılığın yaygın bir örneği, çoğu bakteri Gram boyası adı verilen belirli bir boyaya reaksiyona dayanarak iki gruba ayrılabilir. Hans Christian Gram, ilk olarak 1844'te leke icat eden ve halen laboratuvarda kullanılan bakteriyel tanımlamanın ilk adımı olarak hala yaygın olarak kullanılan leke icat eden Danimarkalı bir mikrobiyologdu.
Diferansiyel boyamada, bir bakteri popülasyonunun bir numunesi, numunelerin ısıtılması ve yıkanması gibi basamakları içeren bir işlemde boya setleriyle muamele edilir, böylece boya tüm hücrelere girer. Çeşitli adımlar, rengin düzeltilmesine yardımcı olmak için kristal menekşe ve fuşsin gibi boyaları, alkol ve iyot gibi diğer maddeleri kullanır. Pembe görünen hücreler Gram negatif olarak tanımlanırken, işlemin sonunda mavi renkli hücreler Gram pozitifdir. Bu renk farkı, türlerin sahip olduğu hangi hücre duvarı türünün mikrobiyologun belirlenmesine yardımcı olur ve bu da bilinmeyen bir örneğin ait olduğu olası türlerin listesini daraltmaya yardımcı olur. Gram tipini göstermenin yanı sıra, diferansiyel boyama işlemi hücrelerin şekillerini ve düzenlemelerini daha belirgin hale getirir ve bu da tanımlamada yardımcı olur.
Hayvansal hücreler, mikroskop altında diferansiyel boyama ile de sıralanabilir. Örneğin, kanda dolaşan hücreler belirli lekelere farklı tepki verir. Bir örnek, eozin ve metilen mavisi gibi boyaları içeren ve bir laboratuvar analistine bir numunede hangi tür kan hücrelerinin mevcut olduğunu ve hangi konsantrasyonda bulunduğunu söyleyen Wright boyasıdır. Örneğin, bir eozinofil hücresi, diğer kan hücrelerine kıyasla çok fazla eozin renklendirme alma eğilimindedir. Analistler, genellikle hangi hücrelerin bir numunede olduğunu bulmak için boyut, şekil ve iç yapılar gibi diğer hücre özellikleri ile birlikte diferansiyel boyama yoluyla tanımlanan leke renklendirmesini kullanır.
