隨著技術的進步與人類審美意識的逐步增強，新石器時代的人們逐漸開始對陶器進行刻意的裝飾，于是，便有了彩陶這種藝術品。繪彩，足制作彩陶至關重要的一個環節。新石器時期的先民們在已制好的陶坯上，用彩色顏料繪出一幅幅稚拙、古樸、雅致的裝飾圖案，使極為普通的陶器在陶工靈巧的手中，變成了一件件珍貴的史前藝術精品。

我國最早的彩陶源于大地灣文化，其色彩是偏暗的紅彩；之后的仰韶文化、馬家窯文化主要以黑彩為主，并有少量的白彩；半山與馬廠時期還出現了大量的棕色復合彩。在有些遺址的發掘中，出土了一些礦物顏料。經過多年的綜合研究，采用先進的科技手段，學術界對多種顏料的礦物成分和著色劑，已經有了較為全面的研究成果，揭示了彩陶之所以斑斕絢麗的原理。

彩陶是先繪彩后燒制，因此，所選礦物顏色必須要耐高溫，在高溫下顯色卻不分解，仍能保持原有顏色。早在數萬年以前，人類就已發現并開始利用大自然的賞賜：山頂洞人在死者身上布撒紅色的赤鐵礦粉粒，用礦粉染紅各類裝飾品；大地灣二期的房址中，發現有當時的人們在居住面鋪撒的一層紅色赤鐵礦粉。由此可見，人類對礦物顏料的認識及使用，經歷了數萬年的歷程，紅色早巳被視為吉祥美好的色彩。

紅彩：將大地灣一期陶缽以及廣河地巴坪半山類型陶壺上的紅彩取樣，經檢驗測定，其顯色元素為鐵，顯色物相為氧化鐵。出土的礦物顏料是赤鐵礦的風化物赭石，主要成分是氧化鐵。有的地方還使用含鐵量很高的紅黏土作為紅色顏料。赤鐵礦在自然界較為多見，容易獲取，所以紅彩成了人們早期彩繪的主要選擇。他們用紅色表達著自己的激情，又用紅色象征著對幸福的企盼。

黑彩：是甘肅彩陶中最常見的色彩。據對仰韶文化、馬家窯文化、火燒溝文化、辛店文化采樣標本分析，結果表明顯色元素是鐵和錳，顯色物相為四氧化三鐵。其礦物以磁鐵礦與黑錳礦為主。馬清林博士最近還在馬家窯文化的黑彩中首次發現了鋅鐵尖晶石。這幾種礦物均屬尖晶石系礦物，其中，鋅鐵尖晶石、黑錳礦燒成以后顏色較黑，磁鐵礦則偏藍，這正是馬家窯文化黑彩漆黑發亮的原因。甘肅省博物館和臨夏州博物館曾做過一些實驗，如果用純錳礦顏料繪制彩陶，在高溫下錳元素全部分解；若使用含錳赤鐵礦，在稀釋較淡的情況下，彩陶燒成后只顯紅色；較濃的情況下，則顯黑褐色。這一系列的實驗表明，史前陶工已認識到含錳赤鐵礦，即赤鐵礦與磁鐵礦的混合礦物顏料具有兩種不同的呈色性能，并且熟練掌握了濃淡的變化規律，使其滿足于繪彩的需要。

棕色：在半山、馬廠類型的部分彩陶中，出現了既不紅也不黑的棕色紋飾。李文杰先生認為：棕彩與黑彩的化學成分相同，但錳的含量低于黑彩，鐵的含量高于黑彩，可能是在顏料中攙和了紅黏土。馬清林博士對此有新的認識，他通過實驗分析認為：此時已使用了黑、紅兩種顏料的復合顏料。通過配色后，色調發生了變化，彩陶的色彩層次因此也更為豐富。

白色：仰韶中期開始，出現了個別白彩，至馬家窯類型時，白彩增多。大地灣三期出土的白彩，經X射線衍射分析，顯色物為較純的石英粉末。馬家窯類型的白彩，其主要成分為石膏或方解石。

采集到礦物顏料后，要經過加工方能使用。首先，將顏料礦物砸碎，然后需研成細粉末，越細的顏料附著力越好。將研成的細末加水調和成顏料漿，或調成混合顏料。在甘肅出土文物中，因彩陶發達，顏料及其加工工：具常有出土。大地灣的先民們慣于使用石斧，用它將顏料礦物砸碎，因此，出土的石斧上常沾有顏料。出土的上百件研磨石、研磨盤，無疑是研磨顏料的成套工具。研磨石有圓形、圓錐形、橢圓柱形，均有一個光滑的研磨面研磨盤形狀多樣，但都有一凹陷的磨坑。有的研磨盤非常精致，磨面青黑光亮，呈一規整的圓形。在蘭州白道溝坪遺址窯場出土的兩件工具，一件為石質研磨盤，一件是高邊分格的陶盤，盤內留有鮮艷的紫紅顏色，當為調色盤。顏料調好后，最后的工序就是繪彩。

繪彩時究竟使用何種工具，因無實物出土，難以定論。但根據對甘肅彩陶的觀察，不難發現許多彩陶花紋在不經意間留有尖細的筆鋒，推測是用類似毛筆的工具所繪，不僅有硬毛制作的硬“筆”，還有用軟毛制作的軟“筆”，否則，半山、馬廠類型細密的網格紋、鋸齒紋等都無法完成。從細長流暢的線條中可以看出，當時繪彩的“筆”很可能是用狼、鹿之類的毛制成的長鋒硬筆，并具有較好的凝聚性。