高吸水性树脂之所以能够吸收大量水分而不流失主要是基于材料亲水性、溶胀性和保水性等性质的综合体现。具有较高吸水能力的高吸水性树脂均含有强亲水性基团并具有比较高的离子浓度，而且经过一定程度的交联。其吸水过程主要经过以下几个步骤。

(1)首先由于树脂内亲水性基团的作用，水分子与亲水性基团之间形成氢键，产生强相互作用进入树脂内部将树脂溶胀，并且在树脂溶胀体系与水之间形成一个界面，这一过程与其他交联高分子的溶胀过程相似。

(2)进入体系内部的水将树脂的可解离基团水解离子化，产生的离子(主要是可移动的反离子)使体系内部水溶液的离子浓度提高，这样在体系内外由于离子浓度差别产生渗透压，此时，渗透压的作用促使更多的水分子通过界面进入体系内部。由于聚合物链上离子基团对可移动反离子的静电吸引作用，这些反离子并不易于通过扩散转移到体系外部，因此，渗透压得以保持。

(3)一方面随着大量水分子进人体系内部，聚合物溶胀程度不断扩大，呈现被溶解趋势；另一方面，聚合物交联网络的内聚力促使体系收缩，这种内聚力与渗透压达到平衡时水将不再进入体系内部，吸水能力达到最大化。水的表面张力和聚合物网络结构共同作用，吸水后体系形成类似凝胶状结构，吸收的水分呈固化状态，即使在轻微受压时吸收的水分也不易流失。在这一点上与常规吸水材料的外部吸水模式明显不同。

高吸水树脂达到平衡时的吸水量被称为最大吸水量。为了便于测量，有时也用24h吸水量来代替最大吸水量，用来衡量树脂的吸水能力。单位时间进入体系内部的水量被称为吸水速度，是衡量吸水树脂工作效率的指标。