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在咖啡产业里，烘焙是最吸引人的一个环节。咖啡生豆几乎毫无风味可言，直接品尝会有一股颇不讨喜的蔬菜味，但经过烘焙就转变为不可思议的芳香而又风味复杂的咖啡熟豆。新鲜烘焙的咖啡熟豆的气味会让人精神为之一振，喝起来非常美味。
快或慢？浅或深？简言之，咖啡的烘焙指的是咖啡豆最后的颜色烘到多深（浅焙或深焙）、要花多长时间（快炒或慢炒）。轻描淡写地说某种咖啡是浅焙的，这样不够，因为这种咖啡可能是快炒也可能是慢炒，不同的烘焙速度会带来截然不同的风味表现，尽管咖啡豆的颜色看上去十分相近。咖啡在烘焙时会发生一系列不同的化学反应，其中许多反应会让其重量减少，当然也会造成水分流失。慢炒（14~20分钟完成烘焙）会有较高的失重比（约16%~18%），快炒最快可以在90秒内完成，对一杯相对昂贵的咖啡而言，慢炒的方式会呈现出更好的风味。
在烘焙过程中，三个决定咖啡最终风味的要素必须控制得当 ：酸味、甜味和苦味。一般而言，总体烘焙时间越久，最后留下的酸味就越少，相反，苦味则随烘焙时间的增加而增强，越深焙的咖啡会越苦。甜味的发展呈现钟形曲线状，介于酸味与苦味高峰之间，好的咖啡烘焙商知道如何让咖啡豆达到每个烘焙度中的甜度峰值。但无论使用酸甜程度皆强的烘法，还是甜度极高、酸度相对较弱的烘法，如果你使用的咖啡豆质量差，调整烘焙手法可能也无济于事。
咖啡内的糖分许多人在描述咖啡风味时会提到甜味，理解在烘焙时到底发生了什么才会产生这些天然的糖分是十分重要的。咖啡生豆内含一定量的单糖成分，虽然并非所有糖类都有甜味，但这些单糖通常都带甜味，在咖啡烘焙温度的催化下很容易发生反应。一旦咖啡豆内的大部分水分蒸发后，糖类就会与热量开始发生不同的反应，有些会产生焦糖化的作用，使某些咖啡豆出现焦糖似的调性。要特别提到的是，焦糖化之后的糖类甜度会降低，最终转变为苦味的来源之一 ；另外，有些糖类会与咖啡豆内的蛋白质相互作用，产生所谓的美拉德反应（Maillard reactions），这种反应也包括肉类在烤箱内转变成褐色的现象以及烘焙可可豆时的变色现象。当咖啡经过第一爆的阶段后，单糖几乎完全不存在了，它们可能都参与了各种不同的化学反应，最后转变成更多不同类型的咖啡芳香化合物。
咖啡内的酸成分咖啡豆有许多种酸味，有些尝起来讨喜，有些则不怎么美味。对烘豆师而言，最重要的一种酸是绿原酸（chlorogenic acids，简称CGAs）。烘焙咖啡时，一个重点目标就是完全去除不够美味的酸，同时避免制造出更多负面的风味因子，而保留更多讨喜的芳香成分。另外，有些酸在烘焙之后仍会保持稳定的状态，例如奎宁酸（quinic acid），它会增添讨喜、干净的咖啡风味质感。
咖啡内的芳香化合物大多数咖啡的香气来自咖啡烘焙时的三大反应 ：美拉德反应、焦糖化反应及斯特雷克降解反应（Strecker degradation，另一种与氨基酸有关的反应）。这些反应在咖啡烘焙时因受热而催化，最后产生超过800种不同的易挥发性芳香化合物（aromatic compound），这就是咖啡风味的来源。虽然咖啡的芳香化合物的种类在记录上比葡萄酒多得多，但同一种咖啡豆仅拥有一部分芳香化合物。许多人欲以人工方式合成近似新鲜烘焙的真实咖啡的香气，最后只能以失败收场。
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