Après dix années d'existence, la gamme des billets « bleus » devient vieillissante et n'offre surtout plus les garanties de sécurité nécessaires. Au début de l'année 1871, la Banque de France fait alors appel à un grand chimiste, Marcelin Berthelot. Celui-ci doit réfléchir à la possibilité d'imprimer les futurs billets en deux couleurs. Après de nombreux essais, c'est une couleur bistre qui est adoptée pour accompagner le bleu à l'impression. En 1874, le 20 francs Type 1873 Bleu et bistre (Pick : #61) devient à la fois le premier billet bicolore et le symbole du basculement entre les émissions monochromes du XIXe siècle et les billets multicolores du XXe siècle. Toutefois, son émission est rapidement suspendue et ne reprendra qu'au début de la Première Guerre Mondiale. Malgré cette innovation technique d'importance, la Banque de France continue d'émettre quatre nouvelles coupures monochromes avec un 100 francs Type 1882 À filigrane dégagé (Pick : #63), un 50 francs Type 1884 Indices noirs (Pick : #62), un 500 francs Indices noirs modifié Type 1863 et un 1000 francs Indices noirs modifié Type 1862. Cette série de billets est rapidement remplacée par des coupures similaires mais imprimées en deux couleurs. La couleur bistre est remplacée par un rose qui s'avère plus résistant à la contrefaçon par procédé photographique. Le 500 francs Bleu et rose Type 1888 (Pick : #66 et #88) est le deuxième billet imprimé en deux couleurs et en urgence, afin de remplacer le 500 francs Indices noirs Type 1863, victime d'une contrefaçon de grande ampleur. En moins d'une année, entre 1889 et 1890, les trois derniers billets dits de la « période bleue » sont renouvelés et passés en deux couleurs : le 100 francs Type 1888 Bleu et rose(Pick : #65), le 50 francs Type 1889 Bleu et rose (Pick : #64) et le 1000 francs Type 1889 Bleu et rose (Pick : #67). Un billet bicolore de 100 francs Type 1892 Bleu et rose « non émis » (Pick : #NA), dessiné par Daniel Dupuis et Georges Duval, est imprimé et gardé en réserve. Il sera finalement surchargé et utilisé dans plusieurs territoires d'outre-mer. C'est en 1891 que commence une réflexion sur la possibilité d'imprimer en plusieurs couleurs. Suite à une longue mise en œuvre, le 1000 francs Flameng Type 1897 « non émis » (Pick : #NA) est lancé en fabrication, mais la Banque de France renonce finalement à son émission.