Grupa bakterii, które po barwieniu metodą Grama przyjmują czerwoną lub różową barwę, co jest wynikiem wypłukiwania barwnika – fioletu krystalicznego z ich cienkiej ściany komórkowej. Jedną z istotnych cech tych bakterii jest obecność zewnętrznej błony komórkowej. Zawiera ona lipopolisacharydy (LPS), które pełnią ważne funkcje w patogenności i interakcjach z gospodarzem. Ściana komórkowa bakterii Gram-ujemnych jest cieńsza niż u bakterii Gram-dodatnich – zawiera mniej peptydoglikanu. Wiele z nich, m.in. Escherichia coli, Salmonella, Neisseria gonorrhoeae (rzeżączka) czy Haemophilus influenzae może wywoływać różne choroby u ludzi i zwierząt. Jednak niektóre bakterie Gram-ujemne są również niepatogenne i wykorzystuje się je w przemyśle, np. jako pomocnicze organizmy w produkcji białek rekombinowanych czy antybiotyków.