PET纤维是采用分散染料进行染色，与其它纤维染色过程一样(湿法浸染——高温高压和载体染色法)，当然，分散染料也可采用干热熔方法染PET纤维，但此染色工艺很少被用于纯PET纤维，PET纤维与纤维素纤维混纺类机织物和纯PET纤维安全和背包带等有部分在用热熔方法染色。纯PET纤维在印染加工中主要采用高温高压工艺进行染色。

分散染料在染液中首先依靠染液流动向PET纤维表面扩散，然后靠自身的热运动进入扩散边界层，当染料与纤维表面很近时，染料依靠与纤维之间的亲和力，很快吸附于纤维表面(吸附速度取决于纤维和染料的结构和性能)，最后在以定温度的作用下，此时，纤维表面与纤维内部之间存在染料浓度差，即浓度梯度差，纤维表面染料浓度远大于纤维内部，染料开始从纤维表面向纤维内部扩散，直到纤维表面和纤维内部之间的染料浓度差为零，即达成平衡。

扩散速度取决于纤维表面和纤维内部之间的染料浓度差值和此时的染色温度，还与染料分子结构、纤维的化学和物理结构有关。温度对染料扩散速度起到致关重要的作用，温度越高，扩散速度越快。但即使在这样条件下也只有溶解在水中的单分子分散染料才能被吸附到纤维表面并向结构紧密的纤维内部扩散。

分散染料是一类非离子染料，在水中溶解度较小，商品化的分散染料已加入大量分散剂，分散剂使分散染料以细小晶体均匀地分散在染液中，形成稳定的悬浮液，此外在分散剂的临界胶束浓度以上的部分染料被溶解在胶束中。结构紧密的疏水性PET纤维必须用在水中溶解度较小的非离子分散染料进行染色，若分散染料溶解度过小，染料上染PET纤维相当慢，但染料溶解度过大，将导致染料于水的作用力增大，而与纤维的亲和力降低，使染料上染速率和上染百分率下降。所以染料的溶解度对染色的均匀性、染色所需时间和上染百分率有很大影响。

有必要知道分散染料在染液中的状态，一般分散染料在染浴中以染料聚集体(晶体)、溶解在水中的单分子染料和溶解在分散剂胶束中的染料三种状态同时存在，并且染料的溶解度随温度升高而提高。在一定的温度下，分散染料在染浴中所存在的这三种状态总是处于平衡——平衡被破坏——再平衡的相互转化过程。当染色时只有体积较小的单分子分散染料首先吸附到纤维表面，然后向纤维内部扩散。随着单分子分散染料扩散到纤维内部后，染浴中各种状态的分散染料平衡被破坏，从而蕴藏在分散剂胶束中的染料或染浴中染料聚集体(晶体)可以很快释放出单分子分散染料，继续上染纤维，并不断地向纤维内部扩散，直到再平衡达到为止。

分散染料上染PET纤维，温度控制是很关键的，温度控制分三个阶段：首先是染色升温阶段，此阶段应保证染料均匀的被吸附与纤维上，尤其在70℃以上，染料上染速率很快(色花敏感区)，须严格控制升温速率，升温速率应控制每分钟多少度与这些因素有关：染料类型、染料的用量、染料相配的组份;纤维类型、纤维细度和表面积;织物在染机内运行的速度有关。往往纤维上染速率是比较难知晓的，现有较简易的定性测试方法。接着是染色保温阶段，此阶段染料向纤维内部扩散，并增进染料移染，使纤维起到匀染和透染，保温时间长短由染料扩散系数和染料用量及染料移染性所决定。扩散系数低、染料用量高、移染性差的染料保温时间应相应延长。最后阶段是降温阶段，降温应注意在玻璃化温度以上，降温速率应慢些，玻璃化温度以可加速降温，防止产生折皱。

PET纤维高温高压染色一般温度控制在120-135℃之间，此时染液中含有分散染料、分散剂、匀染剂、PH调节剂等。由于高温高压染色湿态温度较高，染料很易出现晶型转变现象，若温度控制不当，易出现晶体增大现象，同时在高温下，PTE纤维会析出大量的低聚物，在织物表面将出现焦油状色斑。这种现象在PET细旦和超细旦纤维及进过强碱减量处理的面料出现的机会会更频繁，建议在染浴加入低聚物防止剂。