Основной механизм торрефикации заключается в селективном удалении воды и некоторых легких летучих компонентов из биомассы при сохранении максимально возможной твердой скелетной структуры и большей части углеродных элементов. В этом температурном диапазоне гемицеллюлоза в биомассе сначала подвергается значительному разложению, образуя большое количество воды, углекислого газа и легких кислородсодержащих органических соединений; целлюлоза и лигнин относительно стабильны, в основном претерпевая структурные перестройки и частичные реакции сшивки. Такое дифференцированное поведение разложения приводит к продуктам пиролиза с более низким отношением кислорода к углероду, более высокой энергетической плотностью и лучшими гидрофобными свойствами.

Предварительная обработка и позиционирование торрефикации делают её ключевым техническим звеном, связывающим биомассовое сырьё с высокоценными приложениями. Необработанное биомассовое сырьё обычно имеет врождённые недостатки, такие как высокая влажность, низкая энергетическая плотность, плохая измельчаемость и сильное поглощение влаги, что серьёзно ограничивает его масштабное применение в промышленной сфере. Благодаря предварительной обработке торрефикацией влажность биомассы может быть снижена с 30-50% до менее чем 5%, объёмная энергетическая плотность увеличивается на 30-50%, энергозатраты на измельчение сокращаются на 70-90%, и при этом она приобретает гидрофобные свойства, схожие с углём, что значительно расширяет область её применения и экономическую ценность.