咖啡烘焙是一种高温分解(Pyrolysis)的过程，它彻底改变生豆内部的物质，产生新的化合物，并重新组合，形成香气与醇味。这种作用只会在高温的时候发生，如果只使用低温，则无法造成分解作用。

　　事实上，在咖啡的处理过程中，烘焙是最难得一个步骤，它是一种科学，也是一种艺术。烘焙的进行约分为三个阶段：

　　脱水，在烘焙的初期，生豆开始吸热，内部的水分逐渐蒸发。这是，颜色渐渐由青色转为黄色或浅褐色，并且银皮开始脱落，可以闻到淡淡的青草的味道。这个阶段 的主要作用是去除水分，但烘焙师会善用水的温度，并妥善控制，使其不会蒸发的太快。水分到达沸点后转为蒸汽，这时内部物质充分烘热，水也开始蒸发，排出咖 啡豆的外部。

　　高温分解，烘焙到160度左右，豆内的水分蒸发为气体，开始排出咖啡豆的外部。这时，生豆的内部由吸热(Endothermic)转为放热(Exdothermic)，出现第一次爆裂声。在第一次爆裂声之后，又会转为吸热，这时咖啡豆内部压力极高，可高达25个大气压力。高温与压力开始解构原有的组织，形成新的化合物，造就咖啡的口感与味道。达到190度左右，吸热与放热的转换再度发生。当然，高温裂解作用仍然持续发生，咖啡豆由褐色转变为深褐色，渐渐进入重度烘焙的阶段。

　　冷却(Quenching)， 咖啡在烘焙之后一定要立即冷却，迅速停止高温裂解作用，将风味锁住。否则，豆内高温仍在继续发生作用，将会烧掉芳香的物质。冷却的方法大体有两种，一为气 冷式，一为水冷式。气冷式速度慢，但干净而不污染，较能保留咖啡的香醇，为精品咖啡所采用。水冷式是在咖啡豆表面喷上一层水雾，让温度迅速下降，需要精密 计算，而且会增加烘焙咖啡豆的重量，一般用于商业咖啡烘焙。

　　爆裂声，生豆由吸热转为放热时，内部的气体物质排出体外，会形成明显声响。第一次较大声音，清脆而分散，第二次较小声，细致而集中。由于爆裂声与温度的关联性很高，能充分代表烘焙的温度，是烘焙师判断烘焙度的重要依据。

　　烘焙所照成的变化是很复杂的，虽有科学家不断研究分析，仍然无法窥知全貌。大致有以下变化：

　　失重：含水率由13%左右降到1%，失重率大概12%-21%，烘焙度越高，失重越多。

　　体积膨胀：烘焙后，咖啡豆体积会增加60%以上。

　　细胞孔放大：生豆的细胞壁坚硬，细胞孔闭锁，所以不易变质。但是烘焙之后，细胞壁变的脆弱，细胞孔放大，很容易流失内部物质。

　　形成二氧化碳：高温分解作用使得咖啡豆内部的碳水化合物发生分解，并结合其他物质形成大量的二氧化碳，驻留在咖啡豆的内部。

　　改变组织结构：烘焙后，碳水化合物从58.9%剧降到38.3%，酸性物质(脂肪酸，单宁酸与氯酸等)从8.0%降为4.9%。在高温裂解作用下，这些物质发生重组，转变为焦糖、二氧化碳与一些可挥发性物质。其中，焦糖占烘焙豆质量的25%，形成咖啡的甘味。而脂肪原占生豆中的16.2%，烘焙后则提升为17%，是醇味与稠感的来源。咖啡因含量几乎没有变化。所以，重烘焙的咖啡苦味不是来源于咖啡因较多。

　　烘焙度，太平洋地区区分法：

　　Light Roast (浅度烘焙)：还留有青草味，无香气和醇味。

　　Cinnamon Roast (肉桂烘焙)：咖啡豆成肉桂色。

　　Medium Roast (中度烘焙)：有强烈的酸味。

　　High Roast (高度色烘焙)：酸味，苦味与甜味开始达到平衡。

　　City Roast (城市烘焙)：烘焙到第一爆，刚要进入第二次爆裂声。

　　Full City Roast (全城市烘焙)：二爆正在进行时，是精选咖啡烘焙师的最爱。

　　French Roast (法式烘焙)：苦味甚重。

　　Italian Roast (意式烘焙)：意大利浓缩咖啡的原料。

　　国精品咖啡协会(SCAA)，以艾龙仪器(以红外线测量咖啡的颜色与焦糖类焦化程度)判定与分析。将黑色设为0，白色设为100，分8个等分，代表8个烘焙等级。