氧化膜中存在两种类型的应力:氧化膜恒温生长时产生的生长应力和温度变化时由于金属与氧化物的热膨胀系数不同而产生的热应力。
生长应力的产生因素较多，归结起来主要有:
1)氧化物和形成该氧化物所消耗金属的体积不同(对应的比值定义为Pilling-Bedw orth比，简称PBR) ；
2)氧化物在基体金属上取向生长；
3)金属或氧化膜成份变化；
4)膜内晶格缺陷；
5)新氧化物在已经形成的氧化膜内生成；
6)氧化物固相反应、再结晶及相变；
7)材料表面的几何形状。
通常认为第一种因素是最重要的。对各向同性的氧化膜，对实用纯金属， PBR通常大于1，氧化膜内存在压应力。而氧化物在基体金属上取向生长造成晶格畸变。这部分应力只对特别薄的膜才明显。对于不同的金属体系或是在不同的氧化条件下，其它因素的作用也可能十分突出，甚至是主要的。例如，通常认为氧化铝膜发生横向生长，即新的氧化物主要在已形成膜内的晶界处生成。此时，氧化膜横向生长是应力产生的主要因素。另外，金属试样初始表面形状对氧化膜内应力的性质及大小也有着十分明显的影响。Hunt z认为，在许多情况下，氧化膜应力的性质与氧化膜的生长机制有更直接的关系。
对于氧化膜生长应力产生的理论分析也进行了部分工作，提出了不同模型来解释氧化膜内存在的压应力。例如，新的氧化物在晶界处生成模型，界面刃型位错排列模型，界面突出物模型以及界面位错攀移模型等。这些模型对理解应力产生机制是十分有益的。但在，由于缺少必要的关于氧化膜性质的参量，还达不到定量计算的程度。
由于大多数氧化物的热膨胀系数小于金属的，在冷却过程中氧化膜受压应力。热应力可由下式进行估算。更精确的计算还应考虑杨氏模量和热膨胀系数随温度的变化。
eth= EoxΔT (Tm - Tox ) / [ ( 1- μox ) ( 1 2Eoxξ/Em H) ] ( 1)
式中E 杨氏模量， T热膨胀系数， 泊桑比，a、H分别为氧化膜和试样的厚度， Δ T温度改变。下标ox、m分别表示氧化物和金属。
另外，由于多晶氧化膜内晶粒的结晶学取向不是完全相同的，温度发生变化时，各晶粒间热膨胀各向异性，膜内也会产生热应力。多数情况下，由这种机制产生的热应力较小，通常在100 MPa的量级。 而由热膨胀系数不同引起的应力在1000MPa 量级 。
