暖贴通过铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀反应释放热量。这种反应利用了活性炭的强吸附性，在其疏松结构中储存水蒸气。当水蒸气液化成水滴，与空气和铁粉接触时，在氯化钠的催化作用下，迅速反应生成氢氧化铁，并释放热量。
暖贴的反应原理是通过原电池加速氧化反应，将化学能转化为热能。为了延长温度持续时间，使用矿物材料蛭石进行保温。由于在使用前不能发生反应，因此暖贴的袋子需要特别设计，由原料层、明胶层和无纺布袋组成。
无纺布袋采用微孔透气膜制作，且需有一个常规不透气的外袋。使用时，需去掉外袋，使内袋暴露于空气中，氧气通过透气膜进入袋内。放热时间和温度由透气膜的透氧速率控制。
如果透氧过快，热量会迅速释放，可能导致皮肤烫伤；而如果透氧过慢，则温度不足。使用后，暖贴变为黑褐色固体，其中包含碳粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁铝的盐类。
