Inte alla typer av handvärmare värms upp när de utsätts för luft, men de som får sin värme från en process som kallas oxidation, kanske mer känd som rost. Förpackade varmare innehåller järnpartiklar, saltvatten, kol och andra kemikalier som fungerar som isolatorer. När den skyddande förpackningen är oförseglad tränger yttre luft in i kemikalierna inuti, och syret reagerar kemiskt med järnet, vilket gör att järnet rostar eller oxiderar. Denna oxidationsprocess underlättas av saltlösningen, som fungerar som en form av katalysator.
Ett av resultaten av denna oxidationsprocess är produktionen av värme, eller i kemiska termer en exoterm reaktion. Kolpartiklarna hjälper till att sprida denna värme genom hela förpackningen. Andra kemikalier hjälper till att hålla den exoterma reaktionen långsam nog att ge långvarig värme, inte bara en snabb uppblossning. När allt järn har omvandlats till järnoxid eller rost är den exoterma reaktionen över och handvärmaren kan inte längre ge värme.
Principen som ger dessa produkter förmågan att värma händer är samma princip som driver självhäftande värmekuddar. När skyddsremsan har tagits bort från dynan reagerar syre från utomhusluften med det tunna lagret av järntrådar i dynan och resultatet är en exoterm reaktion som kan pågå i timmar.
Det finns andra typer av handvärmare som använder en helt annan kemisk process för att skapa liknande resultat. Dessa enheter innehåller en övermättad lösning av antingen natriumacetat eller kalciumnitrat. Övermättnad betyder att en lösning har överhettats för att tillåta mer av en utvald kemikalie att lösas upp i den. När lösningen svalnar, skulle bara en liten fläck av material behöva införas för att få hela strukturen att kristallisera och stelna.
Vissa handvärmare använder denna princip om övermättnad för att skapa värme. En övermättad lösning av natriumacetat eller kalciumnitrat förseglas i en påse med en remsa av uppruggat rostfritt stål. När påsen manipuleras fram och tillbaka, bör en liten bit metall bryta av från remsan. Denna lilla fläck är tillräckligt för att få en saltkristall att falla ur lösningen och bli fast. Inom några sekunder kristalliserar lösningen till en fast substans. Samtidigt uppstår en exoterm reaktion och användbar värme genereras i minst 30 minuter. Till skillnad från de oxiderande varmarna kan dock denna typ återanvändas genom att återuppvärma saltlösningen tills den blir övermättad och instabil igen.