Gram pozitif ve Gram negatif bakteriler arasındaki farklar, Gram pozitifde yaklaşık 20 ila 30 nanometre kalınlığında ve Gram negatif olarak 8 ila 12 nanometre kalınlığında hücre duvarının kalınlığını; hücre duvarlarındaki peptidoglikanın miktarı; ve Gram pozitif bakterilerde düşük ve Gram negatif olarak yüksek olan lipid ve lipoprotein içeriği. Gram boyama işlemini kullanarak Gram pozitif bakteriler mor renk tonu ile sonuçlanırken Gram negatif pembe renkle sonuçlanır.
Tüm bakteriler hücre duvarlarında bir peptidoglikan tabakası içerir, ancak Gram pozitif ve Gram negatif bakteriler arasındaki fark, Gram negatifin iki lipid tabakası arasında bulunan ince bir peptidoglikan tabakasına sahip olmasıdır. Gram pozitif bakterilere Gram boyama işleminde pembe veya kırmızı leke veren şey budur. Gram pozitif bakteriler ise hücre duvarlarında bulunan kalın peptidoglikan tabakası nedeniyle mor veya mor renk tonu oluşturur. Hans Christian Gram tarafından keşfedilen Gram boyama işlemi, bakterilerin belirlenmesine yardımcı olur.
Gram pozitif ve Gram negatif bakteriler arasındaki diğer bir fark, ana gövdede iki halka içeren Gram pozitif ve bazal vücutta dört halka içeren Gram negatif içeren flagella yapısındadır. Gram pozitif bakteriler penisilin ve sülfonamid tedavilerine karşı yüksek duyarlılığa sahipken Gram negatif bakteriler düşük bir duyarlılığa sahiptir.
