Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια είναι βακτήρια που δεν συγκρατούν τη χρωστική ουσία κρυσταλλικό ιώδες κατά τη χρώση. Σε μια εξέταση χρώσης Gram, μετά το κρυσταλλικό ιώδες προστίθεται μια αντιχρωστική ουσία, η σαφρανίνη. Αυτό χρωματίζει όλα τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια με κόκκινο ή ροζ χρώμα.

Αυτό συμβαίνει επειδή μια εξωτερική μεμβράνη εμποδίζει τη διείσδυση του λεκέ. Η ίδια η εξέταση είναι χρήσιμη για την ταξινόμηση δύο διαφορετικών τύπων βακτηρίων με βάση τις δομικές διαφορές των βακτηριακών κυτταρικών τοιχωμάτων τους. Τα θετικά κατά Gram βακτήρια συγκρατούν τη χρωστική κρυσταλλική ιώδες όταν πλένονται σε αποχρωστικό διάλυμα. Σε σύγκριση με τα θετικά κατά Gram βακτήρια, τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια είναι πιο ανθεκτικά στα αντιβιοτικά, λόγω του σχετικά αδιαπέραστου κυτταρικού τους τοιχώματος.

Το στρώμα του λιποπολυσακχαρίτη (στρώμα LPS) είναι σημαντικό. Στον άνθρωπο, ο LPS πυροδοτεί μια έμφυτη ανοσολογική απόκριση, με παραγωγή κυτταροκινών και ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος. Η φλεγμονή είναι κοινό αποτέλεσμα της παραγωγής κυτταροκινών.