染料在溶液中被纤维吸附到表面，然后不断向纤维的无定形区扩散，与纤维大分子形成氢键和范德华力的结合。
其派生的染料有直接耐晒染料和直接铜盐染料。
直接染料含有-S03Na、一COONa等水溶性基团，溶解度随温度的升高而显著增大，对于溶解性差的直接染料可以加纯碱助溶。直接染料不耐硬水，大部分能与钙、镁离子结合生成不溶性沉淀，使染色织物产生色斑，因此直接染料必须用软水溶解。生产中染色用水如过硬度偏高，可加入纯碱或六偏磷酸钠，既有利于染料溶解，又有软化水的作用。
直接染料对纤维素纤维的直接性较其他染料高。这主要是由于直接染料的分子量较大，分子结构呈线型，对称性较好，共轭体系长，同平面性好，染料和纤维分子间的范德华力大。同时，直接染料分子中含有氨基、羟基、偶氮基等基团，能与纤维素纤维中的羟基，蛋白质纤维中的羟基、氨基等形成氢键，使染料的进一步提高。
直接染料上染纤维素纤维时，盐起促染作用。其促染机理是，直接染料在溶液中离解成色素阴离子上染纤维素纤维，纤维素纤维在水中也带负电荷，染料和纤维之间存在电荷斥力，在染液中加入盐，可降低电荷斥力，提高上染速率和上染百分率。不同的直接染料盐的促染效过是不同的。分子中含磺酸基较多的盐效应直接染料，盐的促染作用显著，促染时盐应分批加入，以保证染料上染均匀。上染百分率低的直接染料需要多加盐，具体用量可根据染料品种和染色深度而定。匀染性要求高的浅色产品应适当减少盐的用量，以免造成局部上染不匀，出现色花等染疵．
温度对不同染料上染性能的影响是不同的。对于上染速率高、扩散性能好的直接染料，在60一70℃得色最深，90℃以上上染率反而下降。这类染料染色时，为缩短染色时间，染色温度采用80一90℃，染色一段时间后，染液温度逐渐降低，染液中的染料继续上染纤维，以提高染料的上染百分率。对于聚集程度高、上染速率慢、扩散性能差的直接染料，提高温度可以加快染料扩散，提高上染速率，并促使染液中的染料吸尽，提高上染百分率。
在常规染色时间内，得到最高上染百分率的温度称为最高上染温度。根据最高上染温度的不同，生产上常把直接染料分成最高上染温度在70℃以下的低温染料，最高上染温度在70一80℃的中温染料和最高上染温度在90一 100℃的高温染料。在生产实践中，棉和粘胶纤维针织物通常在95℃左右染色，真丝针织物的染色温度较低，因为过高的温度有损纤维光泽，其最佳染色温度为 60一90℃。适当降低染色温度，延长染色时间对生产有利。
