國內外大量的應用實例證明，振動時效對消除和均化殘余應力，穩定工件的尺寸精度具有良好的作用。同時對振動時效的機理也做了大量的研究和探討。

 本文主要分別從宏觀和圍觀的角度對振動時效的機理進行了全面透徹的分析。

    從宏觀角度分析，振動時效使零件產生塑性變形，降低和均化殘余應力并提高材料的抗變形能力，無疑是導致零件尺寸精度穩定的基本原理。從分析殘余應力松弛和零件變形中可知，殘余應力的存在及其不穩定性造成了應力松弛和再分布，使零件發生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低殘余應力，特別是危險的峰值應力。振動時效同樣可以降低殘余應力。零件在振動處理后殘余應力通常可以降低30-55%，同時也使峰值應力降低，使應力分布均勻化。
    除殘余應力值外，決定零件尺寸穩定性的另一重要因素是松弛剛性，或零件的抗變形能力。有時雖然零件具有較大的殘余應力，但因其抗變形能力強，而不致使造成大的變形。在這一方面，振動時效同樣表現出明顯的作用。由振動時效的加載試驗結果可知，振動時效件的抗變形能力不僅高于未經時效的零件，也高于經熱時效處理的零件。通過振動而使材料得到強化，使零件的尺寸精度達到穩定。
 
    從微觀方面分析，振動時效可視為一種以循環載荷的形式施加于零件上的一種附加動應力。眾所周知，工程上采用的材料都不是理想的彈性體，其內部存在著不同類型的微觀缺陷。鑄鐵中更是存在著大量形狀各異的切割金屬基體的石墨。故而無論是鋼、鑄鐵或其它金屬，其中的微觀缺陷附近都存在著不同程度的應力集中。當受到振動時，施加于零件上的交變應力與超過材料的屈服極限而發生塑性變形。這種塑性變形降低了該處殘余應力峰值，并強化了金屬基體。而后，振動又在一些應力集中較嚴重的部位上產生同樣作用，直至振動附加應力與殘余應力疊加的代數和不能引起任何部位的塑性變形為止，此時，振動便不再產生消除和均化殘余應力及強化金屬的作用。上述解釋已由大量的試驗加以證明。
 
主要從位錯、晶格滑移等金屬學理論上去解釋振動時效的機理。
主要觀點是振動時效處理過程實際上是通過在工件的共振狀態下，給工件的每一個部位（從微觀角度說是工件里的每一個微觀晶格）施加一定的動能量，如果施加的這個能量值與微觀組織本身原有的能量值（殘余應力本身是一種勢能）之和，足以克服微觀組織周圍的井勢（也可以說是對恢復平衡的束縛力），則微觀區域必然會產生塑性變形，使產生殘余應力的歪曲晶格得以慢慢地恢復平衡狀態，使應力集中處的位錯得以滑移并重新釘扎，達到消除和均化殘余應力的目的。對于殘余應力集中的地方，殘余應力值較大，其微觀組織本身所具有的恢復平衡狀態的勢能值也較大，所有，此處的殘余應力在振動處理過程中消除的就越多。只有從這一觀點上才能解釋通許多從微觀或宏觀角度解釋不通的一些現象，比如：在振動時效處理過程中我們只需施加一個方向的主動應力，就能消除包括垂直主應力方向上的所有殘余應力等。