溴水褪色原理主要有以下幾種情況：
物理褪色-萃取：與水相比，溴單質易溶於四氯化碳、苯、汽油等有機溶劑，當在溴水中加入難溶於水的有機溶劑時，溴水中的溴進入有機溶劑而使溴水的橙色褪去，有機溶劑層因溶有溴而呈橙紅色。
遇強鹼溶液褪色：如向溴水中加入NaOH溶液，溴水的橙色會褪去，發生反應Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O。
遇某些鹽的溶液褪色：如向溴水中加入Na2CO3或AgNO3溶液可使溴水的橙色褪色。
遇某些還原劑褪色：溴水中的溴具有較強的氧化性，遇某些還原劑會因氧化還原反應而使溴水的橙色褪去。如向溴水中通入H2S、SO2，或加入鎂粉、鋅粉、鐵粉等都可使溴水褪色。
與不飽和化合物的加成褪色：如CH2=CH2+Br2=CH2BrCH2Br；CH2=CH-COOH+Br2=CH2BrCHBrCOOH。
與有機化合物的取代褪色：溴水可與酸性高錳酸鉀溶液一起檢驗苯的同系物，即苯的同系物可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，也能使溴水褪色。