铝热焊接的化学原理，是利用活动性较强的金属能够把活动性较弱的金属从它的氧化物中还原出来的原理。因为铝在足够高的温度下有较强的活动性，它可以从很多重金属的氧化物中夺取氧，而把重金属还原出来。例如铝能把铁、钛、钒、铬、锰、钨等从它们的氧化物中还原出来，同时放出大量的热，温度可达 2000～3000 ℃ ，从而使这些金属成为液态。

    铝热焊接钢轨基本原理的主要化学方程式是：

    3FeO+2Al=3Fe+Al2O3+834.9kJ

    Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3+829.9kJ

    3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3+3236.3kJ

    为了获得优质的铝热钢，根据不同要求，在铝热焊剂中可加入一些合金元素如锰、硅、钛、钼等。此外，可根据需要在铝热焊剂中添加金属材料，对铝热钢水的温度进行调节。