碳化是一種熱化學過程，主要通過將固體物質如煤、木材、油頁岩等在隔絕空氣或缺氧條件下加熱分解，以製取氣體（如煤氣）、液體（如焦油）和固體（如焦炭）產物。這個過程可以分為幾個階段：
乾燥階段：溫度在150℃以下，此時原料的外在水分和內在水分依靠外部供給的熱量進行蒸發，原料的外形無變化。
吸熱熱解階段：溫度範圍為150-300℃，原料開始發生分解反應釋放出氣態產物，如CO、CO2、H2S等，原料的化學組成開始發生變化。
炭化階段：溫度在300-600℃，以縮聚和熱分解反應為主，原料大量析出揮發分，炭化過程析出的焦油、甲醇、乙烯等產物幾乎全部均在此階段產生。在此階段物料逐漸軟化、熔融，形成氣、液、固三相共存的膠質體，再經流動、縮聚、固化等過程轉變為半焦，針狀半焦或塊狀半焦。
碳化可以通過不同的方法進行，包括：
使用炭化爐：將木材、原木、濕木等放入炭化爐中，密封後加溫進行炭化。這個過程分為低溫排濕階段、高溫煅燒階段和降溫冷卻階段。
簡單手工方法：將木頭堆放並蓋滿石頭，點燃後使氧氣不能充分進入，待木頭燃燒成無火焰的紅色時用水澆滅，晾乾即可得到碳。
工業乾餾：在工業爐窯中進行，煤氣和焦油蒸氣從爐窯逸出並可回收利用。
碳化不僅是一種物質轉化過程，也涉及到多種化學反應，如脫氫、縮合、氫轉移和異構化等。此外，碳化還與混凝土中性化有關，這是混凝土失效的一種形式，涉及空氣中二氧化碳與混凝土內部游離氫氧化鈣的反應。