由于贝氏体组织具有良好的综合力学性能，随着等温淬火应用的不断扩大以及贝氏体钢的开发，有关贝氏体转变的研究日趋深入。其中一些问题曾长期存在争议，而关于贝氏体的转变机制，至今仍有共格切变与台阶扩散两种理论分歧。贝氏体组织一般包括两个相：铁素体和碳化物。

贝氏体的形成温度区域位于珠光体与马氏体相变区之间的一种中温转变区，兼有扩散型转变和非扩散型转变的特性。钢中贝氏即可在一定温度范围内等温形成，也可在某一冷速范围内连续转变。贝氏体转变需要一定的孕育期，并通过领先相铁素体的形核与长大以及碳化物的析出完成。由于贝氏转变在试样表面有浮凸现象发生，故多认为贝氏体铁素体可能以共格切变方式长大，但其转变速率受碳原子扩散所控制而很缓慢，所以与马氏体转变不同。另一种持扩散型机制的论点则认为，从热力学角度推断，由于相变驱动力较小，尚不足以引起切变位移式转变，因而至少在较高温度下形成的贝氏体—珠光体或贝氏体—马氏体—残留奥氏体等混合组织。

贝氏体中的碳化物分布形态随形成温度不同而异。碳含量高于0.4%钢的上、下贝氏体的分界温度约在350℃。较高温度形成的上贝氏体，碳化物一般是从母相奥氏体中直接参与析出，并分布在条状铁素体之间，上贝氏体铁素体的亚结构是位错，但它的位错密度比马氏体的要求2～3个数量级。一个上贝氏体铁素体就是一个板条晶，但亦观察到板条是由几个板条状的亚单元晶体相连接而构成的，或者是由它们堆叠而成的。碳钢有比较宽的上贝氏体形成温度范围（570～350℃），因此在较低温度转变时，上贝氏体铁素碳原子可能是过饱和的。

构成上贝氏组织的另一个相是碳化物，它是渗碳体型的，上贝氏体碳化物的初生形态取决于沉淀位置和形成温度，而与钢的碳含量并无明确的联系。碳化物位于板条之间多呈条状，位于板条内则呈粒状，其量的多少取决于钢的碳含量。渗碳体条的主轴方向平等于铁素体板条的主轴，渗碳体条的间距约等于铁素体板条的宽度。