美拉德反应主要是指还原糖与氨基酸、蛋白质之间的复杂反应。它的反应历程如下。
开始阶段：还原糖如葡萄糖和氨基酸或蛋白质中的自由氨基失水缩合生成N－葡萄糖基胺，葡萄糖基胺经Amadori重排反应生成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖。
中间阶段：1-氨基-1-脱氧-2-酮糖根据pH值的不同发生降解，当pH值等于或小于7时，Amadori产物主要发生1，2-烯醇化而形成糠醛（当糖是戊糖时）或羟甲基糠醛（当糖为己糖时）。当pH值大于7、温度较低时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易发生2，3-烯醇化而形成还原酮类，还原酮较不稳定，既有较强的还原作用，也可异构成脱氢还原酮（二羰基化合物类）。当pH值大于7、温度较高时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易裂解，产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等很多高活性的中间体。这些中间体还可继续参与反应，如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和α-氨基酮类，这个反应又称为Strecker降解反应。
终期阶段：反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，它们可发生缩合作用产生醛醇类脱氮聚合物类。