再生膠的主要反應過程叫“脫硫”(或再生)。脫硫橡膠原系指從硫化橡膠中把結合硫黃脫出而成為未硫化狀態，也是一個與硫化相反的過程。然而，這在實際生產中是不可能的。真實的情況只能使硫化膠發生部分降解，破壞原有的網狀結構，從而使廢舊硫化膠的可塑性得到一定的恢復。
再生作用的實質是熱、氧、機械力和化學再生劑的綜合降解作用。通過這些降解作用促使硫化膠分子在交聯點及交聯點間的分子主鏈處發生不規則的斷裂。這種不規則的斷裂，導致了再生膠中包括兩部分物質，即可溶於三氯甲烷的溶膠部分與不溶於三氯甲烷的凝膠部分。由於交聯鍵和分子鏈降解，溶膠部分脫離開了硫化膠的總網絡，它們的相對分子質量可從幾千到幾百萬。凝膠部分則仍保持硫化膠的三維空間結構，只是由於降解而呈非常疏松的結構狀態。
影響再生過程的主要因素是機械力作用、熱氧作用和再生劑的作用。機械力作用使硫化膠網狀結構的破壞發生於碳—碳鍵或碳—硫鍵上，而研磨又能使橡膠分子在其與炭黑顆粒表面的鍵合處分開。所以機械裂解的情況大多數是在比較低的溫度下發生的，斷裂程度與溫度密切相關。
熱能促使分子運動加劇，導致分子鏈的斷裂。在大約80℃時，熱裂解明顯，到150℃左右，熱裂解速度增大，然後溫度每升高10℃，熱裂解速度大約加快一倍。裂解後的自由電子保持在裂解分子的末端，呈現不穩定狀態，並具有再結合的能力。若沒有其他物質存在，隨著自由基濃度的不斷增加，裂解速度會逐漸減慢。但氧的存在會使裂解的自由基進一步被氧化生成橡膠分子的過氧化氫物，高溫下過氧化氫物的生成占優勢。由於過氧化氫物的裂解，加劇了橡膠網狀結構的破壞。
此外，加入軟化劑(也稱再生油)，特別是少量再生活化劑都能顯著地促進再生過程的進行。軟化劑對橡膠起溶脹作用，使網狀結構松弛，從而增加了氧的滲透作用，有利於分子鏈的氧化斷裂，並降低了重新結構化的可能性，加快了再生過程。由於這類物質能溶於橡膠中，因此還能提高再生膠的塑性和黏性。軟化劑用量一般在l0～20份左右。常用的軟化劑有，煤焦油、松焦油、松香、妥爾油、萜烯油及石油抽出油等。對天然、丁苯等硫化膠，煤焦油、松焦油、妥爾油都有很好的再生效果。其中煤焦油資源豐富，但污染性大，並有不良氣味：松焦油污染性小，工藝性能也好；妥爾油與松焦油相似。松香可提高再生膠黏性，但不宜多用，以2～3份為宜，否則影響再生膠料的耐老化性能。用石油抽出油等石油產品所制備的再生膠雖無污染性，但再生膠強力低，若與其他軟化劑並用，可提高再生效果。
再生活化劑在再生過程中能分解出自由基，可加速橡膠熱氧化速度，或起自由基接受體的作用，來穩定熱氧化生成的橡膠自由基，阻止它們再度結合，同時活化劑還能引發雙硫鍵和多硫鍵的降解，提高硫化膠再生時交聯鍵的破壞程度，從而盡快達到再生之目的。再生活化劑的用量雖少(2份以下)，但卻能大幅度地縮短再生時間，減少軟化劑用量，並可改善再生膠工藝加工性能和質量，常用的再生活化劑有芳香族和脂肪族硫醇和二硫化物，如硫醇鋅鹽、多烷基芳烴二硫化物、多烷基苯酚二硫化物和間二甲苯二硫化物等。
至於一些合成橡膠硫化膠的再生問題，由於合成橡膠本身分子結構及所用交聯劑的特殊性，致使其硫化膠的再生比較困難，表現為再生速度慢、效果差等。例如合成橡膠在加熱再生過程中其裂解破壞程度遠低於天然橡膠，在裂解後又重新結合(這對於側鏈上含有雙鍵的硫化膠尤為明顯)等。因此合成橡膠的再生必須選用高效的再生活化劑及合適的再生軟化劑，提高它們的用量以及再生溫度，延長再生時間，方能取得較好的再生效果。
今後的探索方向是各類合成橡膠的再生方法和新型活化劑的使用研究。因多數合成橡膠在熱氧作用下反而變硬，因此合成橡膠的再生方法多以機械摩擦、溶劑溶脹、隔氧再生(保護法)等方法進行。
合成橡膠硫化膠當采用添加化學增塑劑(如氯化亞鐵-苯肼、氯化亞銅-三丁基胺等)的室溫塑化方法時，可以取得較好的再生效果。
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