在烘烤过程中，由于热的作用使蛋糕面糊的温度逐渐升高，其中所包含空气泡的直径也随温度的升高而增大。使空气泡直径增大的主要原因是部分水分受热之后所形成的蒸气进入蛋糕面糊中原有的空气泡中，以原有的空气泡为基础，增加了空气泡中的压力，使空气泡的直径进一步增大。另外，还有化学疏松剂的受热分解所产生的二氧化碳等气体也可能形成新的空气泡。
据资料介绍，不添加化学疏松剂的奶油蛋糕面糊中原有的空气泡自身的热膨胀，在经过烘烤后的奶油蛋糕的总膨胀率中蛋糕面糊仅占7％—8％，而另外的92％—93％的热膨胀率则是水蒸气进入到原有的空气泡中增大了压力而形成的。将奶油蛋糕面糊中的空气全部排除，再进行烘烤，则水蒸气失去作为基础的空气泡，蛋糕根本不会膨胀。即使在这个没有空气泡的蛋糕面糊中添加化学疏松剂，烘烤之后虽然蛋糕体积也会膨胀增大，但内部孔洞大且粗，制品品质低劣。由此可见，蛋糕面糊中原有的空气泡对蛋糕的体积膨胀增大和品质的优良与否起着关键的作用。在烘烤时，蛋糕面糊中直径大的空气泡容易发生合并上浮破裂而消失，空气泡直径越大越易上浮破裂。因此，蛋糕面糊中空气泡直径越小，数量越多越好，而化学疏松剂只是起辅助蛋糕体积增大的作用。
蛋糕面糊是一种黏稠的乳状液，在浇注入模成型时体积一般都较大而且厚。烘烤时由于上表层直接受到辐射热，温度上升较快，使上表层面糊首先凝结成一层固态皮膜。因皮膜的温度高于其下方蛋糕面糊的温度，在皮膜与面糊之间蒸发层的热量被不断地逼向内层面糊，使面糊内的水分逐层吸热变成水蒸气。而皮膜层阻止了水蒸气的挥发，致使水蒸气留在蛋糕体内，将蛋糕体积撑大。
蛋糕底面与周边由于有烤模存在，受热开始时，这些部位的面糊与上表层面糊的受热情况略有不同。面糊刚入模时，炉内辐射热被烤模阻挡而使其温度要比上表层低些，这时此处的面糊还未凝结且能流动。但是，其相对密度因受热膨胀而降低，其黏度也随之减少，这时的面糊就会与内层面糊产生对流，热面糊上升，冷面糊（内层面糊）下降。当烤模温度上升至能使面糊凝结时，热传递就与上表层加热的情形相似了。