A torrefação ocorre entre 180–250 °C e dura tipicamente 10–20 minutos. Três reações principais impulsionam o processo:
Reação de Maillard O principal criador de sabor. Os açúcares e aminoácidos reagem e formam centenas de compostos aromáticos – caramelo, nozes, chocolate, pão e o clássico aroma do café. Começa já entre 140–165 °C e é responsável pela cor castanha.
Caramelização Os açúcares são decompostos a temperaturas mais elevadas (>170 °C). Isto confere doçura, mas também amargor e notas complexas como torrado e xarope.
Pirose Degradação térmica a altas temperaturas (a partir de cerca de 220 °C). Aqui são libertados CO₂, água e compostos voláteis – é isto que provoca o segundo estalido (second crack) e as notas fumadas e escuras do torrefacto escuro.