新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显著变化,这一过程称为再结晶。过程的驱动力也是来自残存的形变贮能。与金属中的固态相变类似，再结晶也有转变孕育期，但再结晶前后，金属的点阵类型无变化。
再结晶核心一般通过两种形式产生。其一是原晶界的某一段突然弓出，深入至畸变大的相邻晶粒，在推进的这部分中形变贮能完全消失，形成新晶核。其二是通过晶界或亚晶界合并，生成一无应变的小区──再结晶核心。四周则由大角度边界将它与形变且已回复了的基体分开。大角度边界迁移时，核心长大。核心朝取向差大的形变晶粒长大，故再结晶过程具有方向性特征。再结晶后的显微组织呈等轴状晶粒，以保持较低的界面能。
随着变形量的增加，位错密度继续增加，内部储存能也继续增加。当变形量达到一定程度时，将使奥氏体发生另一种转变—动态再结晶。 ·动态再结晶的发生与发展，使更多的位错消失，奥氏体的变形抗力下降，直到奥氏体全部发生了动态再结晶，应力达到了稳定值。
金属在热加工后，由于形变使晶粒内部存在形变储存能，使系统处于不稳定的高能状态，因此在变形随后的等温保持过程中，以变形储存能为驱动力，通过热活化过程再结晶成核和长大而再生成新的晶粒组织，使系统由高能状态转变为较稳定的低能状态，这个自发的过程就是静态再结晶。
经冷变形后的金属在温度作用下，基体中具有大角度晶界的新晶核形成和长大的过程，即静态再结晶。将冷变形金属加热到一定的温度(0.35～0.5T熔)并停留一段时间，能使变形组织的晶粒重新变成无畸变的新晶粒，同时金属的力学性能也恢复到未受加工前的状态。再结晶过程分为晶核形成、晶核长大和再结晶完成3个阶段。
图示
再结晶有如下几条规律：
(1)如果金属预先承受的变形程度小于某个临界值时，在退火过程中不发生再结晶。
(2) 再结晶后晶粒的尺寸同变形程度和原始晶粒大小有很大关系。原始晶粒越小，越能促进晶核的生成，使再结晶晶粒变细。变形程度越大，则经再结晶后新晶粒尺寸越小，分布也越均匀。
(3)再结晶温度随变形程度和退火时间的增加而降低。
(4)对较大的变形量而言，该金属在高温下停留时间长，则会产生粗大的再结晶晶粒，发生晶粒长大过程，甚至可能形成少量的大晶组织，发生二次再结晶。
(5)新晶粒是通过“吞并”其周围变形晶粒而长大的，被吞并的晶粒与形成新晶粒时的晶核之间的点阵取向必须有一定的位相差，否则会因二者间不能发生晶界的迁移以实现相互的结合。
(6)初次再结晶完成后，继续加热会使晶粒进一步长大。