植物染如此神通美妙，其原理又到底是什么呢？在明代《天工开物》关于染色的记录中，详细地叙述了当时染出大红色的做工纲要，即以红花饼用乌梅水煎出，再应用碱水或稻草灰媒染数次。媒染次数越多，色泽越鲜艳。在这种染色方法当中，碱水与稻草灰其实就是充当了媒介的作用，因为植物体内的天然色素在水中的溶解度很小，需要借助媒介助剂，使之与之发生一些化学反应，来让植物显色。碱水和草木灰就是古老且常见的媒介助剂。利用木材、稻草、麦草充分燃烧后筛出的细灰浸水，加热搅拌，沉淀后取上层清液，即得可用来媒染的草木灰水。草木灰中含有几乎任何一种植物体内所含的绝大部分矿质元素。其中钾元素含量最多，达到6%~12%，而且90%是水溶性的，以碳酸盐的形式存在。这使得草木灰水和碱水一样呈碱性，能够制造一定的碱性环境帮助天然色素快速溶解。草木灰水不但可以让染液发色，还可以固色。经过草木灰水处理所染出的颜色会更加鲜丽，而且不易褪色。利用草木灰水当媒剂，可以染出明度及色彩度较高的色泽。同样常用的媒介助剂还有醋、石灰水、铁、明矾、蓝矾等。借助这些助剂，在溶液中制造出一定的酸碱环境，植物色素快速溶解。同时，不同的湿度、温度也影响着色素的溶解状况，许多低饱和度、低纯度的复杂色就是在特定温湿条件下染成的。因此，每一种植物染所提取的颜色，都有其对应的具体条件，这种条件大体一致，却在细微之处充满偶合，不可复制，使得植物染的每一种色彩都浑然天成，独一无二。
在以兽皮遮羞保暖的远古时代，人们使用泥染和炭染进行染色。和着河边的泥巴，将其涂抹在身上的兽皮之上，泥巴中所含不同的矿质元素在兽皮上呈现出不同的颜色，这就是最初的泥染；而炭染则是以烧煮食物后剩下的黑色木炭为染料，反复多次地涂抹进行染色。炭染所用的染料为植物茎干燃烧脱水后的黑色灰烬，亦可称为广义的植物染；而泥染借泥巴中不同的矿物质显色，虽不直接与植物相关，却直抵植物染染色的本质。这三种来源久远的染色方法，最大的共同点，就是取材于自然。大自然的阳光、空气、水以及一切生命的活动，制造了这场化学魔法，幻变出缤纷、广袤、取之不尽用之不竭的天然染料。其中，演变流传至今的植物染，是天然染色当中最伟大的代表。
在植物染演变流传的发展过程当中，冲击力最大的，是化学染色的诞生。工业与科技的迅速发展、各种化学试剂的合成、省时省力的机械量产以及低输入高输出的暴利流程，使得化学试剂染色冲撞着植物染的原有地位，成为更多人们心中的选择。但是，随着现代人们的健康环保意识一步步增强，化学染色的缺点也逐渐被放在了聚光灯下。为了追求纯白效果，化学染色在脱色过程中使用大量药剂，造成水质污染；为了增强白的效果，化学染色添加了对皮肤有所影响的荧光剂等化学药剂，危害到人的身体健康。在享受化学染色所带来的便利与利益的同时，人们也不得不面对它所带来的种种负面影响。然而，这些负面影响在植物染中是绝不可能存在的。
