化学发泡剂是一种能够产生气体的化学品，产生的气体通常为氮气，二氧化碳，水分及其它少量的其它气体。产生的气体以氮气为佳，渗透性低，无味无毒，可以产生性能良好，泡孔均匀的泡沫。

在加工过程的适当时间，它即会放出气体，使塑料中形成泡孔。泡沫的形成一般可分为四个阶段。第一阶段，发泡剂必须完全均匀地分散在聚合物内，聚合物通常呈液体或熔融态。发泡剂此时在聚合物中可以形成真正的溶液，或者是均匀地分散在聚合物中，形成二相系统。发泡剂和高分子材料的混合通常是采用密炼或开炼形式加入，选择发泡剂时，必须考虑炼胶温度低于发泡剂的分解温度。

第二阶段，大量单个的气泡形成后，该系统即转变成一个气体分散在液体中的系统了。系统中往往需要添加成核剂，以促进大量小气泡形成。否则，将产生极为不均匀的泡孔。成核剂一般是极细的惰性颗粒，碳酸钙、高岭土碳黑等添加剂均可以作为成核剂。

第三阶段，最初形成的泡孔在不断涨大，这是因为有更多的气体扩散并透过聚合物进入了泡孔。如果这段时间够长，则单个的泡孔就将互相接触并融合。如果主要是通过泡孔互连而形成的泡沫，则称之为开孔式泡沫。如果是由互不相连的泡孔形成的泡沫，就叫闭孔式泡沫。如果允许泡孔融合无限制地进行下去，那么泡沫就会塌陷。
第四阶段，当聚合物粘度增加，发泡剂分解基本完全，泡孔不能再增长时，泡沫就会稳定住，成为定型产品。采用冷却、交联或其它方法都可以增加聚合物粘度。发泡过程的后三个阶段，从时间来看，则可短至几分之一秒，最长也不会超过几秒钟。

泡沫塑料质量的好坏，与生产过程中发泡剂的分解和高分子材料的凝胶（高分子材料的粘度）是息息相关的。通常要求发泡剂的分解过程和高分子材料的凝胶过程一致，或凝胶稍早于发泡剂的分解。如果上述两个过程不匹配，将不能获得性能良好的泡沫。凝胶过程如果滞后于发泡过程，形成的泡孔壁粘度太低，将会导致泡沫偏软，严重时不能支持泡沫材料而出现塌陷；相反，泡孔壁强度太高，使泡孔内部压力太高，使孔壁撕裂，将会在泡沫中心出现大面积开裂。