不溶性偶氮染料是由重氮组分（色基）和偶合组分（色酚）在纤维上偶合生成的偶氮染料，由于色酚和色基都不含水溶性基团，所以形成的是不溶于水的偶氮染料，故得名。

不溶性偶氮染料是显色染料中最为重要的一类，开发这类染料的起因是直接染料耐洗色牢度差，早期设想是用不带水溶性基团的染料进行染色，提高棉织物染色的耐洗色牢度。不溶性偶氮染料染色时，先将不同的偶合组分处理到纤维或织物上，然后引入不同的重氮组分，经偶合显色反应形成不溶于水的染料，得到从嫩黄到黑色不同色谱的染色产品。偶合组分称为色酚，最常用的是β-萘酚类（如色酚AS，2-羟基萘-3-甲酰萘胺），重氮组分称为色基，常用的是苯胺及其衍生物。色基也可先行制成稳定的重氮盐，称为色盐，“凡拉明蓝”就是一种应用较多的色盐。由于此类染料显色时大多需在低温冰浴中进行，故又称“冰染料”。

不溶性偶氮染料有悠久的应用历史，曾广泛用于棉织物的染色和印花，印制时，先用色酚打底并烘干，根据印制花纹的颜色选择不同色基调制成印花色浆，将其印到织物上与色酚显色得到不同颜色的花纹，经一定时间的透风完成色基与色酚的显色反应后，进行皂煮和水洗，洗去未反应的色酚和浮色，烘干即完成印花过程。色泽浓艳、给色量高、生产成本低、能量消耗少、染色制品的耐洗色牢度好、多数耐氯漂牢度也很好。日晒牢度与染色深度有关，深浓色一般在5级以上，好的达到7级。色谱范围包括红、橙、黄、蓝、紫、酱、棕、黑等，但缺乏绿色。缺点是摩擦牢度不高，染色过程烦琐，操作要求高，拼色不方便，所以以染单色为主，常根据产品的色泽和牢度要求，选用一对色酚和色基进行染色。

将色酚和色基的稳定重氮化合物进行适当的混合处理，可制成专门用于印花的稳定性不溶性偶氮染料。其中，将色酚与稳定的色基反式重氮盐制成的混合物称为快色素印花染料，将色酚与色基重氮磺酸盐制成的混合物称为快磺素印花染料，将色酚与色基的重氮氨基化合物或重氮亚氨基制成的混合物称为快胺素和中性素印花染料。这几类染料印花时，不用进行色酚打底，可直接在白色织物上印花，得到各种颜色鲜艳的花纹。

利用不溶性偶氮染料结构中的偶氮基可以被还原剂破坏消去颜色的特性，可在棉织物上将用不溶性偶氮染料先染上地色，再印上含有能破坏地色的还原剂的色浆，可得到独特深地浅花的印花效果。该印花方法被称之为拔染印花。

不溶性偶氮染料价格低廉、得色浓艳，在棉用染料中的用量曾经占10%以上，其中60%用于染色、40%用于印花。主要生产国为中国、德国、日本等。“凡拉明蓝”和“国旗红”是中国不溶性偶氮染料的典型产品。但由于色基的重氮化反应操作繁复，且需在印染车间现场进行，重氮化反应过程中生成的有毒气体影响环境和操作工的身体健康，故应用受到限制。此外，有部分色酚和色基因释放禁用芳香胺而禁用，因此，不溶性偶氮染料已基本被活性染料所取代。