Второе основное направление научной деятельности ученого было посвящено разработке вопросов теории крашения волокнистых веществ (1925–1947 гг.). В 1927 г. совместно с учениками он начал исследование механизма окраски субстантивными красителями полипептидных волокон и установил химическое взаимодействие между анионами красителя и катионом волокна, т.е. между кислотными группами красителя и основными группами кератина шерсти или фиброина шёлка. Он установил пределы насыщения основных групп полипептидных волокон анионами красителей и количественные отношения между ними. Эти работы способствовали улучшению качества выпускаемых тканей. В 1930-е гг. Порай-Кошиц с сотрудниками занимался изучением восстановления нитро-, нитрозо-, азосоединений и индофенолов. Разработал новые промышленные методы восстановления этих соединений. Изучал методы получения стойких форм диазосоединений и их производных (рапиды и рапидогены), разработал технические методы их производства.
Исследования А.Е. Порай-Кошица в области цветной фотографии (конец 1930-х – начало 1940-х гг.) экспериментально подтвердили, что образующиеся в фотопленке при цветном проявлении красители принадлежат к классу индаминов, индофенолов и азометинов. При этом были исследованы оттенки изображений, получаемых с различными проявителями.
Совместно с Т.Н. Верниковой и сотрудниками он разработал однофазный метод получения азокрасителей, позволивший совместить в одном аппарате как реакцию диазотирования, так и азосочетания. Под его руководством были выполнены работы по особо прочным ледяным красителям, сложным субстантивным полиазокрасителям, карбениевым красителям, индигозолям, по разделению смесей аминов и др. В этих работах была изучена кинетика процессов и разработаны промышленные методы их получения.
