由于硅酸盐水泥是由多种矿物质共同存在的体系，有些矿物遇水后迅速发生水化反应，即C3A立即发生反应，C3S和C4AF也很快水化，而C2S则较慢。水泥加水后，水泥颗粒表面立即开始溶解、水化，几分钟后水化生成的钙矾石的针状晶体、无定型的水化硅酸钙以及氢氧化钙或水花铝酸钙等六方板状晶体。钙矾石的不断生成，液相中的石膏逐渐耗尽，于是，单硫形的水化铝酸钙出现，石膏的不足，体系中还有剩余的C3A和C4AF,则生成单硫形水化物和C4（A,F）H13.
硅酸盐水泥的水化过程非常复杂，水泥的水化实质上是在少量水中进行的，各种矿物之间要相互影响，有时还将伴随着二次反应。通常水泥的水化作用基本上是在Ca（OH)2和CaSO4的饱和溶液中进行的。因此，硅酸盐水泥的水化产物主要是：氢氧化钙、水化硅酸钙、碱度较高的含水铝酸钙和含水铁酸钙以及水化硫铝酸钙等。
硅酸盐水泥的水化过程放出较多的热量，水化反应放出的热量称为水化热，水化热对冬期施工则有利于水泥的水化和凝结硬化，但对于大体积泡沫混凝土工程，水化热集中将引起泡沫混凝土内部与表面较大的温差，导致裂缝的产生。另外，水泥的水化速度也是水泥的一个重要的性能。影响水泥水化速度的主要因素有水泥熟料的矿物组成与结构，水化温度、水泥细度、水灰比及外加剂的类型和作用等。
