暖贴利用铁氧化反应放热发热，这是铁在潮湿空气中吸氧腐蚀的原理。同时，活性炭的强吸附性让水蒸气在其疏松结构中液化成水滴。这些水滴经由氯化钠的催化作用，在与空气和铁粉接触时迅速发生反应，生成氢氧化铁并释放热量。暖贴的反应原理基于原电池，能够加快氧化反应速度并将化学能转化为热能。为了提高保温效果，暖贴使用了矿物材料蛭石。使用前，袋子的材质需要特殊设计，通常由原料层、明胶层和无纺布袋组成。无纺布袋是采用微孔透气膜制作的，外部还需要一个常规不透气的外袋。在使用时，可以去掉外袋，让内袋（无纺布袋）暴露在空气中，让空气中的氧气通过膜进入内袋。透气膜的透氧速率决定了放热的时间和温度的控制。如果透氧过快，热量会一下子释放，甚至可能烫伤皮肤。而如果透氧太慢，发热温度就会不够。使用后，暖贴呈现为黑褐色固体，其中含有碳粉、NaCl固体、Fe2O3固体以及含镁铝的盐类。
