热处理最基本的原理是利用原子随温度改变活动能力，而在原子活动过程中关系到新相形成和去除内应力。 第一种热处理发生相变，一般相变的产生相和原来相在硬度和韧性相反，而这当中热处理是要根据所需材料性能进行选择。没有相变的金属就不能进行这种热处理。 第二种热处理是因为铸造件和浇注锭或钢锭的凝固过程会产生3种内应力有宏观内应力、微观内应力和晶格畸变，而将金属加热一段时间让原子足够时间移动来消除内应力。这种热处理有时候成本和花费时间较多，对工作应力要求低的材料都不进行这种热处理。 另外热加工的工件表面有氧化层，热加工后的工件一般都要再进行表面加工，如果工件没有加工余量，也不能进行热处理。