A A fucsina fenicada, o corante primário, é aplicada a frio no esfregaço, e sua penetração na parede celular da micobactéria ocorre devido à sua alta afinidade química pelo ácido micólico, sem a necessidade de aquecimento.
B O mordente utilizado nesta técnica é o lugol, que forma um complexo com a fucsina, aumentando sua fixação na parede celular e tornando a descoloração mais difícil, de forma análoga à sua função na coloração de Gram.
C A etapa de descoloração é realizada com álcool etílico a 70%, uma solução branda que é incapaz de remover a fucsina das micobactérias, mas que descolora todas as outras bactérias e estruturas celulares presentes no esfregaço.
D O azul de metileno, utilizado como contra-corante, cora de azul as estruturas e células que foram descoradas pela solução álcool-ácida, incluindo outras bactérias não-BAAR e células do hospedeiro, permitindo o contraste para a visualização dos bacilos, que permanecem corados em vermelho/rosa.
E O resultado final da coloração de Ziehl-Neelsen, quando positivo, mostra bacilos corados em azul sobre um fundo vermelho, sendo o azul a cor característica dos BAAR.