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咖啡生豆所含的七、八百種芬香成份必須要靠專業烘焙來喚醒，少了這道烘焙的程序，咖啡只不過是一些不太舒服的日曬味或水洗味，更不用說要拿來當成飲用品了。生豆經過五至七分鐘強力的加熱之後，會引起劇烈的化學變化，進而散發特殊的濃香，這種複雜的化學反應就連最精密的實驗室也無法模擬，不過，大概可歸納爲幾個要項。
首先，生豆經過攝氏二百度以上烘焙，水分開始蒸發，體積膨脹百分之六十，重量則減輕約百分之二十左右，要視烘焙程度而定，烘焙愈深，重量損失愈多。另一個重要現象是排氣，生豆在烘焙過程中會釋放出二氧化碳coffeebyroast，咖啡豆在烘焙過後還會繼續進行排氣。排放二氧化碳有助於咖啡豆的保鮮，因爲在排氣的過程當中，氧分子不易入侵，也就是影響咖啡新鮮度的氧化作用無法進行，不過在烘焙過後排氣現象會逐漸減緩，氧分子很容易會附著在咖啡豆的表面，咖啡很快就會走味，這就是爲何咖啡豆開封之後最好儘量喝完的重要原因。
咖啡豆的化學反應在烘焙時可藉著聲音、顏色及味道來判斷反應進行的程度。咖啡豆顏色會隨著持續加溫，由灰綠色轉成金黃色進而淺褐色、微量出油的赤褐色、接著是大量出油呈現油滋滋的黑褐色，如果再繼續烘下去，咖啡豆表面的油脂會變幹，呈現出黑色，並冒出大量的煙，夾雜著焦味，這是接近燃點的警訊，咖啡豆由淺轉深，是因爲焦糖化和酸性物質起變化所致。
聽聲音也是判斷烘焙度的依據。如果烘焙機的溫度夠熱，咖啡豆在烘焙過程會發出兩次爆裂聲響，以曼特寧和安堤瓜等耐高溫的生豆爲例，七分鐘左右會發出第一爆，聲音低沈稀落，這表示熱解作用已經啓動了，也就是澱粉開始轉化成焦糖的開始，水分也隨著二氧化碳噴出豆表，發出低沈的爆裂聲，兩分鐘歸於平靜，十二分左右又發出第二爆，這個第二爆就代表咖啡豆已經差不多烘好了，接著咖啡豆從烘焙機中移出至冷卻盤，頓時香氣瀰漫！
另外，巴西和爪哇等較不耐高溫的豆種，第一爆和第二爆來得較早，火候控制要格外留意。
瞭解咖啡豆烘焙時會出現的特性之後，再來談談各種烘焙度的界定及口味問題。長久以來慣以Cinnamon（最淺焙）、City（淺焙）、Fully City（深焙）及Dark roast（重深焙，包括義式和法式） 來界定烘焙程度，近年來，美國精品咖啡協會大力鼓吹以焦糖化數值（Agtron number）來判定烘焙度，也就是以紅內線來測定咖啡豆的焦糖化程度。數值愈高表示焦糖化愈低，也就是烘焙程度愈淺，數值愈低表示焦糖化愈深，亦即烘焙程度愈深，有了數據就可以更精準的瞭解咖啡豆的烘焙程度，不致出現各地區有不同的烘焙度標準。
咖啡風味也會隨著烘焙度不同而改變，一般而言酸味和烘焙程度呈反比，如果是偏好果酸味的朋友，不妨選購烘焙度較淺的咖啡，如果您喜歡濃郁帶一點甘香的口感，可選擇重烘焙豆，另外，咖啡因含量也和烘焙度呈反比，也就是說淺焙咖啡所含的咖啡因含量會比較高，因爲咖啡因會在烘焙過程中被破壞。而果香味也會隨著烘焙度加深而遞減，不過，淺焙咖啡比較不容易展現醇酒的發酵香味、刺激味和回甘的口感。但是，如果重度烘焙技術不好的話，很可能會烘出又焦又苦的咖啡。
咖啡生豆的硬度、含水量及生豆的年份都會影響烘焙，因此，烘焙師在烘焙時都會因爲這影響因子去做咖啡烘焙處理的調整。一般而言，越新的豆子含水量會越高，在烘焙時脫水部份應酌予增加時間。而年份較多的生豆則水份及酸度均較低，脫水的時間應較短，且在同樣烘焙條件下，其酸性會較新豆來得弱且柔和些。
