Размер частиц дисперсной фазы в стабильном высокодисперсном коллоидном растворе — золе — составляет 10^–9–10^–6 м. Увеличение концентрации дисперсной фазы приводит к появлению коагуляционных контактов между частицами и началу структурирования — гелеобразования. Коагуляционные структуры характеризуются низкой прочностью, определяемой ван-дер-ваальсовыми силами, при этом взаимодействие частиц осуществляется через равновесную по толщине прослойку дисперсионной среды. Для так называемых коагуляционных структур дальнего взаимодействия сила взаимодействия частиц составляет 10^–11–10^–10 Н/контакт, а расстояние между ними — 10^–8–10^–7 м. Такие структуры характеризуются полным самопроизвольным восстановлением после механического разрушения. Дальнейшее повышение объемной концентрации дисперсной фазы приводит к постепенному исчезновению способности к восстановлению исходной структуры, а по мере снижения содержания дисперсионной среды теряются также эластичные и пластические свойства. При фиксации частиц в структуре, соответствующей ближней коагуляции, прочность коагуляционных контактов возрастает до 10^–9–10^–8, а расстояние между частицами снижается до 10^–9 м. На этой стадии могут возникнуть и атомные (точечные) контакты, характеризующиеся прочностью 10^–8–10^–6 Н/контакт. Для повышения стабильности структур, регулирования реологических свойств и управления процессами структурообразования на прочность контактов воздействуют путем модификации поверхности частиц добавками ПАВ или путем создания в растворе пространственной структуры высокомолекулярного органического полимера.

Частным случаем золь-гель перехода является переход при охлаждении золя ниже температуры кристаллизации растворителя.

При образовании кристаллов растворителя оставшаяся жидкость вытесняется в пространство между ними с одновременным повышением концентрации золя, которое стимулирует его переход в гелеобразное состояние.