形狀記憶合金的形狀記憶效應和超彈性特性主要是由其內部微觀固態相變機制引起的，其在不同溫度下具有兩種不同的固態相：高溫狀態下表現為硬度大且不易變形的奧氏體相，為立方晶體結構；低溫狀態下表現為硬度小且易變形的馬氏體相（低應力下為孿晶馬氏體，高應力下為非孿晶馬氏體），為單斜晶體心立方體結構。溫度升高時，形狀記憶合金（SMA）從馬氏體轉變為奧氏體并產生形變，實現“肌肉”收縮；冷卻后 SMA又會恢復為馬氏體4。