化学钢化玻璃表面压应力的形成，是要通过离子之间的交换从而形成。这种工艺叫做离子交换工艺，其工作原理是在碱盐溶液中，使玻璃表层中半径较小的离子，与钢化玻璃表面中半径较大的离子交换的工艺过程。这种状态的产生可以解释为，钢化玻璃中的锂离子与溶液中的钠离子交换之后，玻璃中的钠离子与溶液中的钾离子交换，其原理主要是利用碱离子体积上的差别，从而产生表层压应力。
这种化学反应对于过厚的玻璃效果并不是很明显，这种反应比较适合增加3mm左右厚的玻璃。化学钢化玻璃具有很多优点，其未经转变温度以上的高温过程，所以不会像物理钢化玻璃那样存在翘曲，表面平整度与原片玻璃一样，同时在强度和耐温度变化有一定提高，并可适当作切裁处理。化学钢化的缺点是随时间易产生应力松弛现象，目前已有保护性工艺措施，使化学钢化玻璃具有其他强化玻璃品种不可替代的应用特点。
由于表面缺陷的影响，上述压应力水平会大幅降低。许多公布的数据或规范只是平均应力值。这明显意味着玻璃样品可以有较高的应力值，也可以有较低的应力值：在同一盐池生产出的化学钢化玻璃的应力值也会有很大差别。化学钢化玻璃破碎时，不一定碎成小颗粒，其碎片状态可能类似于普通玻璃。因此这种玻璃不能用在需要安全玻璃的地方。
玻璃的化学钢化产生于一种称之为离子交换的工艺。在浸入周期内，较大的碱性钾离子同较小的钠离子在玻璃表面发生置换，较大的钾离子嵌入由较小的钠离子构成的表面。这种“强化”嵌入玻璃表面的深度只有数千分之一英寸，化学钢化玻璃的压应力可以达到10 000 psi(6．9×107Pa)。将玻璃浸入一个温度低于玻璃退火温度的熔化盐池。玻璃片为钠钙浮法玻璃和钠钙平板玻璃时，盐池中成分为硝酸钾。
一些化学钢化玻璃技术专家和研究人员宣称：化学钢化玻璃离子交换实际上，只有很少的分子在化学钢化玻璃表面数百万分之一英寸深进行的，其真正的反应并不是像玻璃钢化协会手册上说明的那样。虽然化学钢化玻璃在处理完后可以被切割，但是如果切割过程会使，切口两边范围内的压应力彻底丧失，这样就会使其恢复到普通玻璃状态。因此化学钢化玻璃应用较为广泛，其主要用在眼镜和航空工业以及电子行业中，并且对要求厚度小于(3 mm)又要求有较高强度的玻璃，这种情况完全可以采用化学钢化玻璃。