La hematoxilina es un colorante básico que da un color azul o negro azulado a las sustancias ácidas de las células y los tejidos. Así, la cromatina de los núcleos compuesta de ácido desoribonucleico se colorea de azul oscuro por la hematoxilina. Del mismo modo, el citoplasma se colorea más o menos intensamente de azul debido a los ribosomas que contienen el ácido ribonucleico. Las sustancias o estructuras que se tiñen de azul con la hematoxilina se denominan basófilas.

La hematoxilina se utiliza con mucha frecuencia en los laboratorios de histología para las tinciones de rutina. A menudo se asocia con eosina para obtener un etiquetado completo de las estructuras celulares.

Actualmente existen varias hematoxilinas denominadas "modificadas":