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염색을 효과적으로 하려면 천연섬유에 있는 불순물이나 천연·반합성·합성 섬유에 방적공정에서 가해진 방해물질을 제거하는 정련과정, 즉 전처리를 해야 한다.

면섬유는 단백질·납·색소 등의 유기물이나 유기물을 함유하며, 또 방적공정에서 사이즈제나 곰팡이 방지제 등이 첨가되므로 염색 전에 이를 제거해야 한다. 먼저 기계를 이용하여 보풀을 없애고, 사이즈제는 산소를 뿌려서 유지나 단백질 등은 알칼리액으로 분해하고, 묽은 산으로 씻은 후에 암모니아수로 씻는다. 알칼리에서 처리하여 광택을 부여하면 팽윤하여 염색하기 쉽게 되며, 하이포아염소산염으로 표백하면 색상의 선명도가 증가한다. 모섬유의 식물성 불순물은 기계적으로 제거하고 탄수화물은 황산으로 분해한 다음, 땀샘에서 분비된 분비물을 물로 씻은 후에 지방을 제거하여 회수한다. 방사·직조할 때 첨가되는 유지는 비누화시키고, 광물유인 경우는 유기 용매를 쓴다. 니트류는 유화시켜 정련하며, 카펫류는 탄산소다와 세제용액으로 비누화시켜 정련한다. 견섬유는 긴 섬유를 결합시키는 세리신을 뜨거운 비눗물로 빨아서 정련한다. 비스코스 레이온, 아세테이트에 대한 사이즈제는 수용액에서 부드럽게 처리한다. 그밖에 합성섬유는 제조할 때 뒤틀림이 오지 않도록 풀을 먹인 것이므로 적당한 온도에서 정련한다. 또한 혼방섬유의 정련은 상하기 쉬운 것을 기준으로 해야 한다. 예를 들어 모와 나일론의 혼방은 모섬유를 기준으로 한다. 최근에 정련을 짧은 시간에 경제적으로 하기 위해 트리클로로에틸렌 등의 용매를 사용하는 방법이 개발되었다.

염료를 선정할 때에는 염색되는 물질의 재료·형태·사용목적 등에 맞는 적당한 색상과 견뢰도를 갖는 염료를 선정한다(표3). 염색되는 물질의 종류·형태와 사용되는 염료의 종류에 따라 염료의 농도, 첨가된 약품의 질·양, 담그는 온도, 염색 시간 등에 차이가 있다. 모섬유를 염색할 때에는 황산나트륨을 가해서 산성 균염염료를, 황산 또는 포름산 산성용액을 가해서 적당한 온도까지 가열하고, 나일론에서는 포름산이나 아세트산을 가한 용액에서 가능한 한 온도를 높여 모섬유와 같은 방법으로 염색한다. 목면을 직접염료로 염색할 때는 염욕에 식염이나 황산나트륨을 첨가해 염착을 촉진시킨다. 어떤 종류의 아조 염료는 금속 착염을 만든다. 모섬유를 이와 같은 매염 아조 염료로 염색하는 방법에는 산성욕으로 염색하여 크롬산(Ⅲ)이나 중크롬산염으로 처리하여 안정화시키는 후크롬법과 산·환원제·중크롬산염으로 처리하여 같은 용액으로 염색과 크롬화를 시키는 메타크롬법이 있다. 셀룰로스를 아조 염료로 염색한 후, 포름알데히드로 처리하거나 아미노기를 디아조화 반응으로 결합시켜 불용화하면 견뢰도가 증가된다. 황화염료는 환원하여 가용화한 후에 염색되는 물질에 흡수시킨 후, 공기 또는 중크롬산염·과붕산염으로 산화하여 불용성 염료를 재생시킨다.

표면에 결합되어 있는 염료는 비누나 세척액으로 처리하여 제거한다. 분산염료에서는 입자가 뭉치지 않도록 분산제를 첨가한다. 폴리에스테르는 소수성이므로 클로로벤젠 등의 증량제를 쓰거나, 내압용기에서 단시간에 고온으로 염색한다. 섬유에 분산염료 등의 용액을 균일하게 부착시켜 단시간에 200℃ 정도의 열을 가하는 건식염색법도 이용된다.