金屬合金經冷加工後，具有畸變的結晶結構（顯微組織）以及不同於形變前的性能。一般，電阻、硬度、強度有所增加，韌性降低。隨後加熱退火時，如果溫度超過一定範圍（再結晶溫度）則畸變結構（顯微組織）得到消除，形成無畸變的新晶粒，這一現象稱為再結晶。冷加工金屬升溫(或超過再結晶溫度的恒溫度)過程，隨溫度升高（或時間增長）可分為相繼的三個階段：①回復，②再結晶，③晶粒長大。回復階段隻是冷加工金屬的內應力消除，畸變的晶粒未變。溫度達到再結晶溫度以上時，才獲得重新形成的無畸畸變的晶粒。溫度再增加則晶粒長大。再結晶後金屬的硬度和電阻減小，導電性和范性增加，如圖所示。
再結晶溫度可如下進行估計：純金屬再結晶溫度約為其熔點（表示為絕對溫度）的0.4倍，這是對形變量超過50％的加工硬化金屬而言；形變量小時，再結晶溫度稍高，固溶體合金再結晶溫度比純金屬高。形變量約為5％（臨界變形）時，再結晶後晶粒可能長得很大，常被采用為固態生長單晶體的方法。
因此，控制冷加工金屬的退火溫度可以控制再結晶後的晶粒大小。實際上可用於細化晶粒。再結晶後的晶粒消除瞭加工硬化（點陣畸變），使金屬合金重新獲得范性，可避免連續加工過程中出現裂紋。再結晶退火是金屬合金加工過程中的關鍵性的工藝。