每一根头发实则由角蛋白链通过双硫键的化学作用结合而成，由于一般情况下双硫键是固定的，因此头发会维持固定的形状。冷烫液的第一剂中含有还原剂，能够打开头发蛋白链之间的双硫键，从而使头发失去固定形状，能够重新造型;将头发缠绕于卷杠后适时施第二剂，氧化作用可以使蛋白链间的双硫键重新就近组合，因此使新的形状得以固定。早期的烫发水中通常使用氨水调节PH值，以帮助头发毛鳞片打开，加速反应，因此烫发水有明显的臭味，烫好的头发也常常有一股难闻的味道，现在的烫发水已比较多的采用了酸性配方。