Dispersionsfarbstoffe sind unpolar und nahezu wasserunlöslich. Sie dienen überwiegend zur Färbung von halb- und vollsynthetischen Fasern, vor allem Polyesterfasern und Acetatseide.
Etwa die Hälfte der im Handel befindlichen Dispersionsfarbstoffe sind Azoverbindungen. Durch mechanisches Mahlen und durch Zusatz von Hilfsstoffen wird aus Dispersionsfarbstoffen eine wässrige Suspension hergestellt. Unter einer Suspension versteht man die Aufschlämmung eines Feststoffs in einer Flüssigkeit. Bei Kochtemperatur diffundiert (verschmilzt) der fein dispergierte
(verteilte) Farbstoff in die Faseroberfläche ein und wird in der Faser gelöst. Durch Färbebeschleuniger, die dem Farbbad zugesetzt werden, wird die Diffusion
(= selbstständige Vermischung von Gasen oder Flüssigkeiten aufgrund von Teilchenbewegungen) des Farbstoffs in die "aufgeweichte" Faseroberfläche gefördert.
Beim Thermosolieren wird die Faser im Färbebad imprägniert (= feste Stoffe mit Flüssigkeiten zum Schutz vor Wasser, Zerfall u.a. durchtränken), dann getrocknet und etwa 30 Sekunden heißer Luft von 200 °C ausgesetzt. Bei dieser Temperatur weicht die Faseroberfläche auf und der Farbstoff diffundiert in das Faserinnere.