橡胶硫化是指生胶大分子链在一定温度、压力条件下，与硫化剂、促进剂等发生化学反应，由线型高分子转变为三维网络结构的过程。硫化是橡胶制品生产过程中最重要的环节之一，使未硫化胶料转变为硫化胶，从而赋予橡胶各种宝贵的物理性能。
“硫化”一词最初由天然橡胶制品用硫黄作交联剂进行交联而得名。硫化就好比“架桥”，是一种把一些线型高分子通过交联（架桥）作用形成网状高分子的工艺工程。可通过蒸馒头这个事例来了解硫化过程，其主要是将淀粉和水混合后利用其附着性使淀粉颗粒抱团，从而形成面团；利用酵母菌的无氧呼吸以及有氧呼吸产生二氧化碳在面团中“乱跑”，导致馒头形成疏松多孔的结构，因此面团变胖了并且不容易变散，达到了交联的作用。
正如蒸馒头需要利用酵母菌的有氧呼吸及无氧呼吸似的，橡胶的硫化也需要借助一些条件使分子之间发生交联。橡胶的硫化过程的主要影响因素包括硫化压力、硫化温度和硫化时间，通常被称为“硫化三要素”。施加压力的主要作用是排除橡胶制品在硫化过程中内部产生的气体，防止制品内部出现气泡，提高胶料的致密性，还能加速胶料的流动以充满模腔，达到提高制品物理机械性能的目的。硫化属于一种化学反应，同其他化学反应一样需要依赖温度。随着温度的升高，硫化反应的速率也不断提高，从而直接影响生产效率，但是并不能无限制地提高硫化温度，一般硫化温度越高，胶料的物理机械性能越低，过高的温度会引起橡胶分子链破解和发生硫化返原现象。在一定的硫化温度和压力的作用下，只有经过一定的硫化时间才能达到符合设计要求的硫化程度。通常硫化时间要根据胶料达到正硫化的时间以及制品的厚度等进行调整。硫化时间范围可通过橡胶的硫化曲线获得，其可大致分为四个阶段，即焦烧期、热硫化期、平坦期及过硫化期。
焦烧期是橡胶正式硫化的准备阶段，相当于硫化反应中的诱导期。在此阶段主要是硫化体系中各组分之间的反应，橡胶并没有发生交联反应，仍具有很好的流动性。热硫化期是胶料正式硫化的阶段。焦烧期产生的交联前驱体与橡胶分子链发生化学反应，逐渐形成立体网络结构，橡胶的弹性和拉伸强度快速增加，胶料逐渐失去流动性。平坦期橡胶的交联反应已基本完成，但依旧存在交联键的重排和裂解反应。在这个阶段内，这两种反应和交联反应处于平衡状态，所以在硫化曲线中呈现一段较为平坦的曲线区间。过硫化期也存在着交联的重排，但主要是交联键及链段的热裂解反应，因此胶料的拉伸性能会显著下降。