礦物顏料
前面提到的天然赤鐵礦，是最早利用的礦物顏料，到春秋戰國時期，仍然用來塗染粗劣的麻織物。當時稱作赭衣，可能是用天然赤鐵礦石粉塗染的，無領的赭衣作為罪犯的囚衣。此外，朱砂（主要成分是硫化汞）也是古代重要的染紅用的礦物顏料。在《考工記·鐘氏》中曾經記述用丹塗染羽毛，丹就是朱砂。在寶雞茹家莊西周墓出土的麻布以及刺繡印痕上，都有用丹塗染的痕跡。由於朱砂顏色紅赤純正，經久不褪，壹直到西漢，仍舊用它作為塗染貴重衣料的顏料。長沙馬王堆壹號漢墓中出土的朱紅菱紋羅綿袍上的朱紅色，經X射線衍射分析，它的譜圖就和六方晶體的紅色硫化汞相同。朱砂或赭石顏料施染以前，都要經過研磨，並且加膠液調制成漿狀，才可以用工具塗到織物表面。從上面說的出土紡織品的分析，可以看出當時的顏料研磨已經相當精細，塗染技術十分精良。除染紅色的朱砂、赭石外，其他的天然礦物顏料有染白的絹雲母，染黃的石黃，染綠的石綠等。
植物染料
我國古代所用的植物染料種類很多，按化學性質和染色方法來分，有直接染料、堿性染料、媒染染料和還原氧化染料等。
直接染料和堿性染料梔子是我國古代中原地區應用最廣泛的直接染料，《史記》中就有“千畝卮茜，……此其人皆與千戶侯等”的記載，可見秦漢時期采用梔子染色是很盛行的。梔子中主要成分是梔子苷。這是壹種黃色素，可以直接染著於天然纖維上。又富含小檗堿的黃檗樹的芯材，經過煎煮以後，也可以直接染絲帛。《齊民要術》中就曾經記述黃檗的栽培和印染用途。小檗堿屬堿性染料，用來染絲絹、羊毛等動物纖維很適宜，南北朝時期的鮑照（約414—466）曾經寫出“銼檗染黃絲”的詩句，表明當時用黃檗染絲很盛行。這不僅由於它染色方便，也因為小檗堿具有殺蟲防蠹的效果。
媒染染料 茜草是我國古代文字記載中最早出現的媒染植物染料之壹，《詩經》曾經描述茜草種植的情況（《鄭風·東門之?》：“茹■在阪”，“茹■”就是茜草），並且講到用茜染的衣物（《鄭風·出其東門》：“縞衣茹■”）。茜根中含有呈紅色的茜素，它不能直接在纖維上著色，必須用媒染劑才可以生成不溶性色澱而固著於纖維上。古代所用媒染劑大多是含鈣鋁比較多的明礬（白礬），它和茜素會產生鮮亮緋紅的色澱，具有良好的耐洗性。在長沙馬王堆壹號漢墓中出土的深紅絹和長壽繡袍底色，都是用茜素和含鋁鈣的媒染劑染的。可以媒染染紅的除茜草外，還有《唐本草》記載的蘇枋木，也是古代主要媒染植物染料。這種在我國古代兩廣和臺灣等地盛產的喬木樹材中，含有“巴西蘇木精”紅色素，它和茜素壹樣用鋁鹽發色就呈赤紅色。
《爾雅》中的“藐茈”（紫草）是古代染紫色用的媒染染料。紫草根中含有紫草素。可以染黃的媒染植物染料更多，如藎草中含有木樨草素，可以媒染出帶綠光的亮黃色，古代專用藎草（古時稱作盭（lì）草）染成的“盭綬”，作為官員的佩飾物。又如櫨和柘，“其木染黃赤色，謂之柘黃”（《本草綱目》）。槐樹的花蕾——槐米，也是古代染黃的重要媒染染料。桑樹皮“煮汁，可染褐色久不落”（《食療本草》、《雷公炮炙論》）。櫨和柘木中含的色素叫非瑟酮，染出的織物在日光下呈帶紅光的黃色，在燭光下呈光輝的赤色，這種神秘性光照色差，使它成為古代最高貴的服色染料，《唐六典》記“自隋文帝制柘黃袍以聽朝，至今遂以為市”，到明代也是“天子所服”。這壹服色制度以後也傳到日本。
我國古代所用的鋁媒染劑除天然明礬外，也利用富含鋁鹽的柃木、椿木灰作媒染劑，在宋代還有利用溶有鋁鹽的大庾嶺河水媒染蘇枋的。
櫟樹（就是橡樹，在《詩經》中稱作“樸樕”，見《召南·野有死麕》）和我國特產的五倍子都含有焦棓酚單寧質；柿子、冬青葉等含有兒茶酚單寧質。單寧質直接用來染織物呈淡黃色，但是和鐵鹽作用呈黑色。《荀子·勸學篇》中所說的“白沙在涅，與之俱黑”，涅就是硫酸亞鐵（古時又稱青礬、綠礬、皂礬），用單寧染過的織物再用青礬媒染，就會“與之俱黑”。黑色在古代大都作為平民服色，到秦漢時期“衣服旄旌節旗皆上黑”（《史記·秦始皇本紀》）。以後對染黑所需的鐵媒染劑數量越來越多，到公元六世紀前後，我國勞動人民便人工制造鐵媒染劑。含單寧的植物還有鼠尾草、烏桕葉等也是古代有文字記載可以染黑的原料。其他如柞、石榴皮等雖未有記載，但是壹直到解放前都是我國廣大農村所使用的染黑染料。
還原氧化染料《詩經小雅·采綠》中的“終朝采藍，不盈壹襜”的藍草，就是天然還原氧化染料。藍草中含有靛苷，經水浸漬以後可以染著織物，再經空氣氧化成藍色的靛藍。周代以前采用鮮藍草浸漬染色，所以《禮記·月令》有“仲夏令民勿刈藍以染”的規定。到春秋戰國時期，由於采用發酵法還原藍靛成靛白，可以用預先制成的藍泥（含有藍靛）染青色，所以有“青，取之於藍而青於藍”（《荀子·勸學篇》）的說法。公元六世紀，北魏的賈思勰在《齊民要術》中詳盡地記述了我國古代勞動人民用藍草制藍靛的方法：“刈藍倒豎於坑中，下水，”用石頭或木頭鎮壓住，以使藍草全部浸於水中，浸的時間“熱時壹宿，冷時再宿，”然後過濾，把濾液置於甕中，“率十石甕著石灰壹鬥五升，”“急抨之，”待溶解在水中的靛苷和空氣中的氧氣化合以後產生沈澱，再“澄清瀉去水，”另選壹“小坑貯藍靛”，待水分蒸發後“如強粥”，盛到容器裏，於是“藍澱成矣”。這可以說是世界上最早的制備藍靛工藝操作記載。到明代，可以制藍靛的已經有五種藍草，並且人們已經觀察到靛藍染後“紅焰之色隱然”（《天工開物》），說明當時我國勞動人民已經註意到天然靛藍中還有少量靛紅存在。
其他染料 紅花，是古代可以染紅的植物染料之壹。秦漢時期，就有“種紅藍花以為業”的人。紅藍花是就紅花，含有叫紅花苷的紅色素和壹種黃色素，紅花苷可用堿液從紅花裏浸出，再加酸就呈帶有熒光的紅色。《齊民要術》中曾經詳細地敘述了從紅花中浸漬和萃取染料的復雜的物理化學過程。當時用的酸是“粟飯漿水”和“醋石榴”等有機酸作發色劑。《天工開物》中又增添烏梅作發色劑。石榴和烏梅中的有機酸是多元酸，發色效果比“粟飯漿水”中的醋酸（壹元酸）要好，中和的時候沈澱既快又顏色純正。用紅花染過的織物，如果要剝掉原來的紅色，只要“浸濕所染帛”，用堿性的稻灰水滴上幾十滴，織物上的“紅壹毫收轉”。洗下來的紅水也不丟棄，“藏於綠豆粉內”，以後需要的時候還可以再釋放出來染紅，“半滴不耗”。（《天工開物》）
除紅花外，還有地黃、冬青葉等都可以作為堿性染料（《齊民要術》、《本草綱目》）。