La coloration de Giemsa est basée sur l'utilisation du colorant Giemsa, un colorant bleu neutre constitué d'un colorant acide, l'éosine, et d'un colorant basique, l'azur de méthylène, qui est métachromatique (= qui a la propriété de donner à certains tissus une teinte différente de sa couleur propre). Un bain d'acide acétique permet d'éliminer l'excès de bleu et de révéler les différents éléments tissulaires dont la coloration varie en fonction des molécules fixées par le colorant.

La coloration Giemsa permet de mettre en évidence la présence de microorganismes dans tous types de tissus. Elle peut notamment être utilisée pour détecter la présence de Helicobacter pylori dans le diagnostic d'ulcères gastriques ou de gastrites chroniques.  Elle peut aussi détecter le parasite de la Leishmaniose ou le champignon Aspergillus niger qui peut être responsable de mycoses pulmonaires. Elle permet également de visualiser les différentes cellules sanguines dans les tissus hématopoïétiques.

La coloration Giemsa est réalisée sur des coupes en paraffine. Elle est utilisée pour colorer les cellules sanguines des tissus hématopoïétiques. Elle peut être aussi appliquée sur toutes les coupes de tissus dans lesquels la présence de microorganismes est suspectée.  Les Bactéries Gram + et Gram – ne sont pas différenciées avec cette coloration.

Voici quelques exemples de colorations obtenues avec la coloration de Giemsa :