氫脆的機理學(xué)術(shù)界還有爭議，但大多數(shù)學(xué)者認為以下幾種效應(yīng)是氫脆發(fā)生的主要原因：
在金屬凝固的過程中，溶入其中的氫沒能及時釋放出來，向金屬中缺陷附近擴散，到室溫時原子氫在缺陷處結(jié)合成分子氫并不斷聚集，從而產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力，使金屬發(fā)生裂紋．
在石油工業(yè)的加氫裂解爐里，工作溫度為300-500度，氫氣壓力高達幾十個到上百個大氣壓力，這時氫可滲入鋼中與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷． 甲烷氣泡可在鋼中夾雜物或晶界等場所成核，長大，并產(chǎn)生高壓導(dǎo)致鋼材損傷．
在應(yīng)力作用下，固溶在金屬中的氫也可能引起氫脆．金屬中的原子是按一定的規(guī)則周期性地排列起來的，稱為晶格．氫原子一般處于金屬原子之間的空隙中，晶格中發(fā)生原子錯排的局部地方稱為位錯，氫原子易于聚集在位錯附近．金屬材料所外力作用時，材料內(nèi)部的應(yīng)力分布是不均勻的，在材料外形迅速過渡區(qū)域或在材料內(nèi)部缺陷和微裂紋處會發(fā)生應(yīng)力集中．在應(yīng)力梯度作用下氫原子在晶格內(nèi)擴散或跟隨位錯運動向應(yīng)力集中區(qū)域．由于氫和金屬原子之間的交互作用使金屬原子間的結(jié)合力變?nèi)酰@樣在高氫區(qū)會萌生出裂紋并擴展，導(dǎo)致了脆斷． 另外，由于氫在應(yīng)力集中區(qū)富集促進了該區(qū)域塑性變形，從而產(chǎn)生裂紋并擴展． 還有，在晶體中存在著很多的微裂紋，氫向裂紋聚集時有吸附在裂紋表面，使表面能降低，因此裂紋容易擴展．
某些金屬與氫有較大的親和力，過飽和氫與這種金屬原子易結(jié)合生成氫化物，或在外力作用下應(yīng)力集中區(qū)聚集的高濃度的氫與該種金屬原子結(jié)合生成氫化物．氫化物是一種脆性相組織，在外力作用下往往成為斷裂源，從而導(dǎo)致脆性斷裂．
氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點表現(xiàn)在：
（1）實驗室中識別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽極電流，如使開裂加速，則為應(yīng)力腐蝕，而當(dāng)施加一小陰極電流，使開裂加速者則為氫
（2）在強度較低的材料中，或者雖為高強度材料但受力不大，存在的殘余拉應(yīng)力也較小，這時其斷裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此處三向拉應(yīng)力最大，氫濃集在這里造成斷裂。
（3）斷裂的主裂紋沒有分枝的情況，這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是截然不同的。氫脆的斷裂可以是穿晶的也可以是沿晶的，或者從一種裂紋擴展型式轉(zhuǎn)變成另。一種型式，但就具體的金屬 - 環(huán)境組合來說，氫脆有特定的裂紋形態(tài)例如，在淬火回火鋼中氫脆常沿著原奧氏體晶界擴展，而在鈦合金中容易形成氫化物，裂紋是沿著氫化物與基體金屬的界面上發(fā)展。
（4）氫脆斷口上一般沒有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微。
（5）大多數(shù)的氫脆斷裂（氫化物的氫脆除外），都表現(xiàn)出對溫度和形變速率有強烈的依賴關(guān)系。氫脆只在一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，出現(xiàn)氫脆的溫度區(qū)間決定于合金的化學(xué)成分和形變速率。形變速度愈大，氫脆的敏感性愈小，當(dāng)形變速率大于某一臨界值后，則氫脆完全消失。氫脆對材料的屈服強度影響較小，但對斷面收縮率則影響較大。
