La adhesión química se produce a través del contacto molecular en la superficie del sustrato. Es el mecanismo de adhesión más fuerte, en el cual las uniones se producen entre grupos funcionales del adhesivo y átomos o moléculas de la superficie del sustrato. Este mecanismo aporta resistencia estructural a numerosos adhesivos, como los epoxis que unen aluminio.
El interbloqueo mecánico se produce cuando el adhesivo fluye hasta los poros de la superficie del sustrato. El interbloqueo proporciona un obstáculo físico a la propagación de grietas en la interfaz. También sirve para incrementar el área de superficie, lo que aumenta el contacto total entre el adhesivo y el sustrato. Los adhesivos líquidos fluyen fácilmente al aplicarlos en el sustrato antes del secado o el curado. Las cintas adhesivas siguen fluyendo lentamente a lo largo del tiempo, haciéndose cada vez más resistentes.
La difusión se produce cuando el polímero adhesivo es capaz de penetrar en un sustrato de polímero y enredarse en él. De esta forma, se crea una interfaz con las cadenas de polímeros que unen el adhesivo y el sustrato. Este mecanismo es común en montajes con materiales de baja energía superficial difíciles de unir, como el polipropileno.
La adhesión electrostática se produce cuando la superficie cargada del adhesivo es atraída hacia el sustrato cargado opuesto. Es más común en aplicaciones de cinta. Es el fenómeno que suele observarse al intentar colocar una cinta en una caja o envolver un regalo.