Peamiste kemikaalidena, mis annavad erinevatele materjalidele erksat värvi, on värvainetel teaduslik klassifitseerimissüsteem, mis võtab arvesse nii keemilisi struktuuriomadusi kui ka kasutusstsenaariumi nõudeid, andes selged juhised tööstuse valikuks ja tehnoloogiliseks ajakohastamiseks. Klassifitseerimise erinevate mõõtmete põhjal saab süstemaatiliselt esitada värvainete mitmekesisust ja spetsiifilisi arendussuundi.
Keemilise struktuuri ja värvi väljatöötamise mehhanismi vaatenurgast liigitatakse värvained muu hulgas sageli asovärvideks, antrakinoonvärvideks, ftalotsüaniinvärvideks, metiinvärvideks ja indigovärvideks. Asovärvidel, mis sisaldavad ühte või mitut asorühma (–N=N–), on äärmiselt lai värvispekter, hõlmates kollaseid, oranže, punaseid ja pruune toone. Nende sünteesiprotsessid on küpsed ning neid kasutatakse laialdaselt puuvilla, villa ja sünteetiliste kiudude värvimisel ja trükkimisel. Antrakinoonvärvid on tuntud jäikade konjugeeritud skelettide poolest, millel on erksad värvid ning suurepärane valgus- ja pesukindlus, ning neid kasutatakse sageli kõrgekvaliteedilistes-tekstiili- ja paberitootmises. Ftalotsüaniinvärvid oma ainulaadse metallilise keeruka struktuuri tõttu kuvavad puhtaid küllastunud siniseid ja rohelisi värve ning neil on suurepärane ilmastiku- ja kuumakindlus, mida tavaliselt leidub plastides, tindides ja autode pinnakatetes. Indigovärvidel on pikk ajalugu, sügavate värvide ja ainulaadse vintage-hõnguga ning neid kasutatakse sageli ikooniliste toodete (nt teksariide) värvimiseks.
Kasutatava substraadi ja protsessi omaduste põhjal võib värvaineid liigitada ka reaktiivvärvideks, happevärvideks, otsevärvideks, dispergeeritud värvaineteks, aluselisteks värvaineteks ja lahustivärvideks. Reaktiivsed värvained võivad moodustada kovalentseid sidemeid selliste kiududega nagu tselluloos ja valgud, millel on kõrge värvikindlus ja mis sobivad hüdrofiilsete kiudude, nagu puuvill, lina ja siid, värvimiseks ja polsterdamiseks. Happevärvid esinevad anioonsel kujul vesilahustes, millel on hea afiinsus villa, siidi ja nailoni suhtes ning need annavad erksaid värve. Otsesed värvaineid saab otse ilma peitsita kanda kiududele, nagu puuvill ja viskoos, mis lihtsustab protsessi ja muudab need sobivaks suuremahuliseks pidevvärvimiseks. Dispersioonvärvid on hüdrofoobsed väikesed molekulid, mis vajavad kõrget temperatuuri ja rõhku või kandemeetodeid, et tungida hüdrofoobsetesse kiududesse, nagu polüester, muutes need keemilise kiu värvimise põhikategooriaks. Põhivärvid ja lahustivärvid sobivad vastavalt polüakrüülnitriilkiudude ja mitte-veepõhiste ainete (nt õlid, vahad ja plastid) värvimiseks.
Lisaks võib värvaineid päritolu järgi liigitada looduslikeks ja sünteetilisteks värvaineteks. Looduslikud värvained on enamasti saadud taimedest, loomadest või mineraalidest, pakkudes pehmeid värve ja head keskkonnasobivust, kuid nende tootmismaht ja värvikindlus on piiratud, mistõttu kasutatakse neid peamiselt kvaliteetsete kohandatud või keskkonnasõbralike tekstiilide jaoks. Alates kasutuselevõtust on sünteetilised värvained turul domineerinud tänu oma laiaulatuslikule värvispektrile, stabiilsele jõudlusele ja kontrollitavatele kuludele, mis toetavad tänapäevase tekstiili- ja tootmistööstuse laiaulatuslikke värvinõudmisi-.
Rohelise tootmise ja jätkusuutlikkuse suundumuste tõttu arenevad kõik värvitüübid madalama toksilisuse, väiksemate heitkoguste ja suurema energiatõhususe suunas. Kategooriateülene-integratsioon ja funktsionaalne innovatsioon on samuti muutunud uurimistöö levialadeks. Värvainete kategooria süsteemi täpsustamine ei aita tööstusel mitte ainult protsesse ja substraate täpselt sobitada, vaid loob ka aluse tõhusa ja keskkonnasõbraliku värvide tarneahela ülesehitamiseks.
