随着技术的进步与人类审美意识的逐步增强，新石器时代的人们逐渐开始对陶器进行刻意的装饰，于是，便有了彩陶这种艺术品。绘彩，足制作彩陶至关重要的一个环节。新石器时期的先民们在已制好的陶坯上，用彩色颜料绘出一幅幅稚拙、古朴、雅致的装饰图案，使极为普通的陶器在陶工灵巧的手中，变成了一件件珍贵的史前艺术精品。
我国最早的彩陶源于大地湾文化，其色彩是偏暗的红彩；之后的仰韶文化、马家窑文化主要以黑彩为主，并有少量的白彩；半山与马厂时期还出现了大量的棕色复合彩。在有些遗址的发掘中，出土了一些矿物颜料。经过多年的综合研究，采用先进的科技手段，学术界对多种颜料的矿物成分和着色剂，已经有了较为全面的研究成果，揭示了彩陶之所以斑斓绚丽的原理。
彩陶是先绘彩后烧制，因此，所选矿物颜色必须要耐高温，在高温下显色却不分解，仍能保持原有颜色。早在数万年以前，人类就已发现并开始利用大自然的赏赐：山顶洞人在死者身上布撒红色的赤铁矿粉粒，用矿粉染红各类装饰品；大地湾二期的房址中，发现有当时的人们在居住面铺撒的一层红色赤铁矿粉。由此可见，人类对矿物颜料的认识及使用，经历了数万年的历程，红色早巳被视为吉祥美好的色彩。
红彩：将大地湾一期陶钵以及广河地巴坪半山类型陶壶上的红彩取样，经检验测定，其显色元素为铁，显色物相为氧化铁。出土的矿物颜料是赤铁矿的风化物赭石，主要成分是氧化铁。有的地方还使用含铁量很高的红黏土作为红色颜料。赤铁矿在自然界较为多见，容易获取，所以红彩成了人们早期彩绘的主要选择。他们用红色表达着自己的激情，又用红色象征着对幸福的企盼。
黑彩：是甘肃彩陶中最常见的色彩。据对仰韶文化、马家窑文化、火烧沟文化、辛店文化采样标本分析，结果表明显色元素是铁和锰，显色物相为四氧化三铁。其矿物以磁铁矿与黑锰矿为主。马清林博士最近还在马家窑文化的黑彩中首次发现了锌铁尖晶石。这几种矿物均属尖晶石系矿物，其中，锌铁尖晶石、黑锰矿烧成以后颜色较黑，磁铁矿则偏蓝，这正是马家窑文化黑彩漆黑发亮的原因。甘肃省博物馆和临夏州博物馆曾做过一些实验，如果用纯锰矿颜料绘制彩陶，在高温下锰元素全部分解；若使用含锰赤铁矿，在稀释较淡的情况下，彩陶烧成后只显红色；较浓的情况下，则显黑褐色。这一系列的实验表明，史前陶工已认识到含锰赤铁矿，即赤铁矿与磁铁矿的混合矿物颜料具有两种不同的呈色性能，并且熟练掌握了浓淡的变化规律，使其满足于绘彩的需要。
棕色：在半山、马厂类型的部分彩陶中，出现了既不红也不黑的棕色纹饰。李文杰先生认为：棕彩与黑彩的化学成分相同，但锰的含量低于黑彩，铁的含量高于黑彩，可能是在颜料中搀和了红黏土。马清林博士对此有新的认识，他通过实验分析认为：此时已使用了黑、红两种颜料的复合颜料。通过配色后，色调发生了变化，彩陶的色彩层次因此也更为丰富。
白色：仰韶中期开始，出现了个别白彩，至马家窑类型时，白彩增多。大地湾三期出土的白彩，经X射线衍射分析，显色物为较纯的石英粉末。马家窑类型的白彩，其主要成分为石膏或方解石。
采集到矿物颜料后，要经过加工方能使用。首先，将颜料矿物砸碎，然后需研成细粉末，越细的颜料附着力越好。将研成的细末加水调和成颜料浆，或调成混合颜料。在甘肃出土文物中，因彩陶发达，颜料及其加工工：具常有出土。大地湾的先民们惯于使用石斧，用它将颜料矿物砸碎，因此，出土的石斧上常沾有颜料。出土的上百件研磨石、研磨盘，无疑是研磨颜料的成套工具。研磨石有圆形、圆锥形、椭圆柱形，均有一个光滑的研磨面研磨盘形状多样，但都有一凹陷的磨坑。有的研磨盘非常精致，磨面青黑光亮，呈一规整的圆形。在兰州白道沟坪遗址窑场出土的两件工具，一件为石质研磨盘，一件是高边分格的陶盘，盘内留有鲜艳的紫红颜色，当为调色盘。颜料调好后，最后的工序就是绘彩。
绘彩时究竟使用何种工具，因无实物出土，难以定论。但根据对甘肃彩陶的观察，不难发现许多彩陶花纹在不经意间留有尖细的笔锋，推测是用类似毛笔的工具所绘，不仅有硬毛制作的硬“笔”，还有用软毛制作的软“笔”，否则，半山、马厂类型细密的网格纹、锯齿纹等都无法完成。从细长流畅的线条中可以看出，当时绘彩的“笔”很可能是用狼、鹿之类的毛制成的长锋硬笔，并具有较好的凝聚性。