皮蛋的加工过程会用到纯碱和生石灰，和水作用生成氢氧化钠。
皮蛋的形成主要是鲜蛋蛋白在氢氧化钠的作用下凝固，还受到其它辅料共同作用。
【化清期——蛋白从浓稠变水状】
包裹皮蛋的料液或料泥中的氢氧根离子、钠离子、氯离子等通过蛋壳上的气孔进入蛋内，pH上升，卵蛋白在碱性条件下变性，蛋白质分子原来的束缚的水部分变成自由水，呈现“液化”的状态。
【凝固期——蛋白从水状凝固成弹性胶体】
蛋内碱含量继续升高，蛋白质的二级结构受到破坏，自由水又重新被大量吸附形成束缚水，卵蛋白从稀的透明水状凝固成具有弹性的透明胶体。
【转色期——皮蛋产生不同颜色】
皮蛋的褐色是在这一阶段形成的，这是由于蛋白质中的氨基和糖类在碱性环境下发生“美拉德反应”。
同时，蛋中含有很多金属离子，和蛋白质分解所产生的活性基形成不同的颜色。例如蛋黄中的黄体色素和碱性环境产生的硫化氢反应，产生黑色。
【成熟期——蛋白呈现“松花”，皮蛋产生独特风味】
在此阶段蛋内的含碱量下降，蛋中的酶、微生物等使一部分蛋白质变成氨基酸和硫化氢。氨基酸氧化后形成氨和酮酸，它们使皮蛋形成独特的风味。蛋白上呈现晶莹剔透，如松针的花纹，其实是氢氧化镁水合结晶。
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