金属退火的过程，可分为以下三个阶段。
(1)晶格回复阶段。当加热温度不高(低于最低再结晶温度)时，原子扩散能力尚低，虽有微小扩散，却不会引起组织变化。但由于原子有了微小的扩散，能使晶格畸变程度大为减轻，从而使内应力大大下降，导电性及耐腐性等均有显著提高。机械性能变化不大。这个阶段称为回复阶段，又称为去应力退火。
(2)再结晶阶段。冷变形金属加热到较高温度时，将形成一些晶格方位与变形晶粒不同，内部缺陷较小的等轴(各方向直径大致相同)小晶粒，这些小晶粒不断向周围的变形组织中扩展长大，直到金属的冷变形组织全部消失为止。这个过程称为金属的再结晶。
冷变形金属经过再结晶，由于冷变形而产生的晶格畸变等缺陷及内应力完全消除，因而强度下降，导电率提高，塑性和韧性增加。冷加工硬化状态得到彻底改善。
再结晶过程中，金属的晶格类型不发生变化，即并未形成新相，故不是相变过程。
(3)再结晶后的晶粒成长阶段。冷变形金属在刚完成再结晶过程中，一般都能获得细小而均匀的晶粒。随着加热温度的提高或延长保温时间，再结晶后的晶粒还要互相吞并而长大，使晶粒变粗，机械性能变坏这个过程称为聚集再结晶。这种粗晶粒金属的强度和塑性均下降。所以，过高的加热温度或过长的保温时间，均能引起“过热”或“过烧”。
