Reaktif boya mekanizması, boya molekülü ile selüloz lifinin hidroksil grubu arasında gerçek anlamda kovalent bağ oluşturan tek boyarmadde sınıfını temsil eder. Bu kimyasal bütünleşme, diğer boya sınıflarında görülen iyon etkileşimi veya van der Waals kuvvetlerine kıyasla çok daha yüksek yıkama ve yaş sürtünme haslığı sağlar. Reaktif boya mekanizması iki temel kimyasal reaksiyon yolunu kapsar: nükleofilik sübstitüsyon (mono- ve diklorotriazin içeren boyalar) ve nükleofilik katılma (vinilsülfon ve akrilomid grubu içerenler). Her iki yolda da selülozun alkalik koşullarda (pH 10.5-12.5) anyonize olmuş hidroksit iyonu boya kromoforüne ya da reaktif gruba bağlanır. Soda külü (Na₂CO₃) veya kostik soda (NaOH) bu alkalik ortamı sağlayan başlıca kimyasallardır. Salt (NaCl veya Na₂SO₄) reaktif boya mekanizmasında boyanın negatif yüklü lif üzerine ekzost edilmesini sağlayan elektrolitik tampon görevi görür. Tuz konsantrasyonu yanlış ayarlandığında boya liflere transferi yetersiz kalabilir ya da aşırı lifleme (precipitation) oluşabilir; bu nedenle tuz dozu boyarmadde konsantrasyonu ve bath ratio ile birlikte optimize edilmelidir. Reaktif boya mekanizmasındaki en kritik sorun hidrolitik rekabettir: boya hem selüloz hidroksil grubuyla hem de su molekülüyle reaksiyona girebilir. Hidrolize uğrayan boya lifte fiksaj sağlayamaz ve yıkama sırasında akarken su kirliliğine katkıda bulunur. Sıcaklık, boyama süresi ve alkali ekleme profili bu iki reaksiyonun selektivitesini belirler; optimal proses tasarımı fiksaj verimini %70-90 aralığına taşıyabilir.