焦炭的生成机理极为复杂，步骤众多、反应系列繁杂，因所用催化剂-反应物体系而大不相同。一般地包括脱氢、异构化、聚合缩合、氢转移、环化和芳构化反应，在一些早期研究工作中，提出了焦炭经由多环模型化合物而生成的反应图式。氢转移反应以烯烃的存在认为是加速结焦生成的决定因素。据信烯烃是氢转移反应的受体，氢扮演了抑制焦炭沉积的重要角色。焦炭的生成量及生成速度按如下次序递减：烯＞多环、杂多环芳烃＞烷烃、环烷烃。已经证明焦炭生成量和芳烃碱度的对数之间有极好的相关性。这表明焦炭的生成和反应物催化剂体系的酸碱性质有关。