染色是一项古老的优化处理技术，主要选用一些不易褪色的无机和有机染料，在低温加热条件下对某些无色单晶宝石(需经淬火处理)和多晶质宝石、隐晶质宝石进行浸染处理，使之着色。
染色处理的耐久性在较大程度上取决于所选用的染色剂和染色处理方法(温度、时间、压力、浓度、pH值、固色剂等)及待染色宝玉石的性质。一般而言，使用天然有机染色剂则稳定性较差，经过一段时间往往易褪色或变色，而使用诸如苯胺类等人造有机染料或加入金属盐则相对较稳定。一些化学性质相对稳定的无机染色剂，如铬盐、硫氰化钾、铁盐、镍盐、钻盐、铜盐等常被用于宝玉石的染色处理中。
玉髓和玛瑙属一种常见的隐晶一微晶质玉石，各种染色处理方法均适用，且具良好的耐久性。例如，选用硝酸亚铁为染色剂，低温加热制成饱和溶液。将灰白色玉髓或玛瑙浸入其中，经保温浸泡数星期后，取出洗净干燥。
再次浸入碘化钾固色剂的饱和溶液中，低温浸泡一星期后取出，在～℃温度下烘烤数小时后，渗入玉髓或玛瑙内的亚铁离子转变为三价铁离子(Fe2+-e→Fe3+)，转变成红色玉髓或玛瑙；若选用重铬酸钾为染色剂，铵盐为固色剂，经浸泡和低温烘烤后，灰白色玉髓或玛瑙转变为绿色。
翡翠主要由硬玉矿物集合体组成，粒间孔隙及微裂隙发育。采用有机染料(如某种苯胺染料)和无机染料(铬酸盐、硝酸亚铁盐、锰盐)的饱和溶液浸泡白色翡翠，可染成绿色、黄色、褐红色及紫色。
玉石的染色工艺分为两大类：1、无机染色，又称为金属离子渗入染色法，利用金属的水溶性无机盐溶液浸泡和烘烤上色。2、有机染色法，就像纺织品染色工艺那样。第一种工艺用得最为普遍。染色的玉石是无害的，安全的。染色也叫“烤色”，是在原本没有颜色或颜色不佳的玉石上，使用染料人为造假技术模拟玉石天然皮色的做法。
近半个世纪以来，以单一的硝酸银加稀释氨水溶液浸泡杂色珍珠，经光照还原后染成灰黑色、浅灰色的处理方法被广泛采用。近年来，在原有硝酸银溶液加稀释氨水溶液的基础上，添加少量的苯胺染料或试剂，可将劣色珠染成灰蓝色、孔雀绿色、古铜色、蓝绿色。采用各色苯胺染料、有机染料及某些无机盐类，可将劣色珠染成金黄色、粉红色及紫红色。
基于欧泊内部SiO2球间孔隙发育这一特性，采用糖酸浸染、硝酸银加稀释氨水溶液、黑色苯胺染料和有机染料，可将白欧泊染成黑欧泊。染色处理方法目前已广泛应用于其他各种宝石材料，包括珊瑚(白色染粉红、红色)、绿松石(浅蓝色染蓝色)、石英岩(白色染绿色仿翡翠)、刚玉(灰白色染红色或蓝色)、青金石(不均匀浅蓝色染均匀蓝色)、羟硅硼钙石和菱镁矿(灰白染蓝色仿绿松石)等。