石膏水化是指物质与水所起化合作用的过程。即物质从无水状态转变到含结合水状态的反应，包括水解和水合。凝结是指物质加水后，开始变成流动性浆体，浆体向固体发展形成了一定的结构，可以承受微弱的力量，但不能承受强大的力量的过程。硬化是指浆体从失去流动性发展到能承受强大力量的过程。此过程也可以认为是结晶结构网形成的过程。
半水石膏的水化过程可表示为：
半水石膏水化具代表性的有两个理论：一个是结晶理论；另一个是局部化学反应理论。但更具普遍意义的一个是结晶理论。
结晶理论的要点是先形成饱和溶液，从中沉淀出晶体水化物。这个理论认为，半水石膏加水之后发生溶解，并生成不稳定的过饱和溶液，溶液中的半水石膏经过水化而成为二水石膏。由于二水石膏在常温下比半水石膏具有小得多的溶解度（如20℃时caso4·1/2h2o在水中的溶解度是10g/l左右，而caso4·2h2o的溶解度只为2g/l左右），所以溶液对二水石膏是高度过饱和的，因此很快沉淀析晶。由于二水石膏的析出，便破坏了原有半水石膏溶解的平衡状态，这时半水石膏会进一步溶解水化，以补偿二水石膏析晶而在液相中减少的硫酸钙含量。随着caso4·2h2o从过饱和溶液中不断沉淀出来，其结晶体随即增长，并进行排列和连生，互相交织，从而形成网络结构，使石膏浆体硬化且具有强度。如此不断进行的半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半水石膏水化为止。应该说整个水化过程是在溶解、水化、生成胶体、析出结晶等过程相互交错中进行的。
因此，可以认为对于半水石膏的水化速度，可能有很多影响因素，主要是：石膏煅烧温度、粉磨细度、结晶形态、杂质情况及水化条件。