Кислотоустойчивые микобактерии обычно выявляются в виде тонких, изящных, прямых или слегка изогнутых неподвижных палочковидных микроорганизмов, окрашенных в малиново-красный цвет. Они имеют в длину примерно 1–10 мкм, в ширину – 0,2–0,6 мкм. При качественной окраске карболовым фуксином в микобактериях туберкулеза можно обнаружить различное количество гранул более плотной окраски. Микроорганизмы, располагающиеся поодиночке, парами или в виде групп, хорошо выделяются на голубом фоне других компонентов препарата. Нередко в нативных препаратах бактериальные клетки могут располагаться в виде римской цифры V, встречаются изогнутые и извитые варианты.
Внутри отдельных микробных клеток могут обнаруживаться участки более интенсивного окрашивания, в результате чего они похожи на бусы, а более слабо окрашенные участки могут иметь вид бледных полос. В препарате могут выявляться также измененные коккоподобные кислотоустойчивые формы возбудителя, округлые сферические или мицелие-подобные структуры. Однако в случае обнаружения измененных форм кислотоустойчивых микроорганизмов положительный ответ должен быть подтвержден дополнительными методами исследования.
Некоторые другие микроорганизмы, не относящиеся к M. tuberculosis, могут иметь различные формы – от длинных палочек до кокковидных форм с различной интенсивностью окрашивания. Различную степень кислотоустойчивой окраски можно наблюдать не только у микобактерий, но и у других микроорганизмов. Это могут быть Rhodococcus, Nocardia, Legionella, а также цисты Cryptosporidium и Isospora. Быстрорастущие микобактерии могут отличаться по степени кислотоустойчивой окраски – при частичной потере кислотоустойчивости они приобретают фиолетово-малиновый цвет.