Δεν θερμαίνονται όλοι οι τύποι θερμαντικών χεριών όταν εκτίθενται στον αέρα, αλλά αυτοί που αντλούν τη θερμότητά τους από μια διαδικασία που ονομάζεται οξείδωση, ίσως πιο γνωστή ως σκουριά. Τα συσκευασμένα θερμαντικά σώματα περιέχουν σωματίδια σιδήρου, αλμυρό νερό, άνθρακα και άλλες χημικές ουσίες που λειτουργούν ως μονωτές. Όταν η προστατευτική συσκευασία είναι αποσφραγισμένη, ο εξωτερικός αέρας διεισδύει στις χημικές ουσίες στο εσωτερικό και το οξυγόνο αντιδρά χημικά με το σίδερο, προκαλώντας τη σκουριά ή την οξείδωση του σιδήρου. Αυτή η διαδικασία οξείδωσης υποβοηθάται από το διάλυμα άλατος, το οποίο δρα ως μια μορφή καταλύτη.
Ένα από τα αποτελέσματα αυτής της διαδικασίας οξείδωσης είναι η παραγωγή θερμότητας, ή με όρους χημείας μια εξώθερμη αντίδραση. Τα σωματίδια άνθρακα βοηθούν στη διάδοση αυτής της θερμότητας σε ολόκληρη τη συσκευασία. Άλλες χημικές ουσίες βοηθούν στη διατήρηση της εξώθερμης αντίδρασης αρκετά αργή ώστε να παρέχουν θερμότητα μακράς διαρκείας, όχι απλώς μια γρήγορη ανάφλεξη. Μόλις όλος ο σίδηρος έχει μετατραπεί σε οξείδιο του σιδήρου ή σε σκουριά, η εξώθερμη αντίδραση έχει τελειώσει και ο θερμαντήρας χεριών δεν μπορεί πλέον να παρέχει θερμότητα.
Η αρχή που δίνει σε αυτά τα προϊόντα τη δυνατότητα να ζεσταίνουν τα χέρια είναι η ίδια αρχή που τροφοδοτεί τα αυτοκόλλητα θερμαντικά μαξιλάρια. Μόλις αφαιρεθεί η προστατευτική λωρίδα από το επίθεμα, το οξυγόνο από τον εξωτερικό αέρα αντιδρά με το λεπτό στρώμα σιδερένιων νημάτων στο επίθεμα και το αποτέλεσμα είναι μια εξώθερμη αντίδραση που μπορεί να διαρκέσει για ώρες.
Υπάρχουν άλλοι τύποι θερμαντικών χεριών που χρησιμοποιούν μια εντελώς διαφορετική χημική διαδικασία για να δημιουργήσουν παρόμοια αποτελέσματα. Αυτές οι συσκευές περιέχουν ένα υπερκορεσμένο διάλυμα είτε οξικού νατρίου είτε νιτρικού ασβεστίου. Υπερκορεσμός σημαίνει ότι ένα διάλυμα έχει υπερθερμανθεί προκειμένου να επιτραπεί σε μεγαλύτερο μέρος μιας επιλεγμένης χημικής ουσίας να διαλυθεί σε αυτό. Όταν το διάλυμα κρυώσει, μόνο ένα μικρό κομμάτι υλικού θα έπρεπε να εισαχθεί προκειμένου να κρυσταλλώσει και να στερεοποιηθεί ολόκληρη η δομή.
Ορισμένοι θερμαντήρες χεριών χρησιμοποιούν αυτή την αρχή του υπερκορεσμού για να δημιουργήσουν θερμότητα. Ένα υπερκορεσμένο διάλυμα οξικού νατρίου ή νιτρικού ασβεστίου σφραγίζεται σε μια σακούλα με μια λωρίδα από τραχύ ανοξείδωτο χάλυβα. Όταν η τσάντα χειρίζεται μπρος-πίσω, ένα μικροσκοπικό κομμάτι μετάλλου θα πρέπει να σπάσει από τη λωρίδα. Αυτή η μικροσκοπική κηλίδα είναι αρκετή για να κάνει έναν κρύσταλλο αλατιού να πέσει από το διάλυμα και να γίνει στερεός. Μέσα σε δευτερόλεπτα, το διάλυμα κρυσταλλώνεται σε στερεό. Όπως συμβαίνει, εμφανίζεται μια εξώθερμη αντίδραση και παράγεται χρησιμοποιήσιμη θερμότητα για τουλάχιστον 30 λεπτά. Σε αντίθεση με τους οξειδωτικούς θερμαντήρες, ωστόσο, αυτός ο τύπος μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί με επαναθέρμανση του διαλύματος αλατιού μέχρι να γίνει ξανά υπερκορεσμένος και ασταθής.