直接染料具有磺酸基或致基等水溶性基团分子结构排列成直线型，芳环结构处于同一平面，因此直接染料对纤维素纤维具有较大的亲和力，在中性介质中直接染色，只要把染料溶解干水，便可进行染色。

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。生产中染色用水如果硬度偏高，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，使染料的直捿[生进一步提高。

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果是不同的。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。