La détermination d’un mécanisme réactionnel se fait en deux temps. Une phase expérimentale dans laquelle des analyses sont réalisées en cours de réactions afin de déterminer la présence d’éventuels intermédiaires réactionnels. Dans cette phase les ordres de réactions vis-à-vis des réactifs et produits sont également déterminés.
Les étapes d'un mécanisme réactionnel peuvent également être additionnées pour donner la réaction chimique globale. Un mécanisme réactionnel est une série d'étapes réactionnelles élémentaires qui décrivent toutes les liaisons qui sont rompues et formées lors de la transformation des molécules de réactifs en molécules de produits.
Établir un mécanisme réactionnel associé à un bilan macroscopique consiste à trouver la succession de réactions élémentaires permettant de passer des réactifs aux produits du bilan. Une réaction élémentaire est une réaction dont l’écriture traduit exactement la réalité à l’échelle moléculaire.
Les molécules de produits formées se désorbent et sont remplacées par de nouvelles molécules de réactifs. Il se produit des échanges continuels entre le milieu réactionnel (liquide ou gazeux) et la surface du catalyseur. La distance entre les sites sur lesquels se fixent A et B doit répondre aux exigences géométriques de la réaction.