焦化原理主要涉及在高溫條件下，對煤或重質油料（如重油、減壓渣油、裂化渣油等）進行加工的過程。這一過程可以分為兩大類：
煤的焦化。煤在隔絕空氣的條件下加熱時，其有機質會經歷熱分解和縮聚等化學反應，形成膠質體（也稱塑性階段），隨後轉變為半焦，最終成為焦炭。這個過程包括黏結機理和收縮機理，其中膠質體的形成是關鍵步驟。
石油產品的焦化。主要指渣油在約500℃的高溫下進行深度的裂解和縮合反應，產生氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦等。焦化過程既包括裂解反應，使渣油轉化為氣體烴和輕質油品，也包括縮合反應，使渣油轉化為焦炭。
具體來說，裂解反應產生較小的分子化合物，而縮合反應則促使較小的分子縮合成較大的分子，如焦炭。焦化反應是一種平行順序反應，不會在某一階段停留，而是隨著反應時間的增加而不斷加深。這一過程遵循自由基反應機理，是在高溫條件下的熱破壞加工。