二氧化硅气凝胶的制备中主要采用正硅酸乙酯（TEOS）、正甲基硅烷（TMOS）或水玻璃等作为硅源，溶胶-凝胶过程中通过硅源物质的水解和缩聚获得具有三维网络结构的氧化硅凝胶，以TEOS为例，其反应原理如下：

水解过程中可以看到-（OC2H3）基团被-OH取代。同时缩聚和脱水过程中也在进行，反应形成1个水分子，水解出的Si（OH）4悬浮在混合液中，通过缩聚和脱水形成彼此交联的直径约为4nm的胶体粒子