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  偶聯反應的反應機理通常起始於有機鹵代烴和催化劑的氧化加成。第二步則是另一分子與其發生轉移金屬化,即將兩個待偶聯的分子接於同一金屬中心上。最後一步是還原消除,即兩個待偶聯的分子結合在一起形成新分子並再生催化劑。不飽和的有機基團通常易於發生偶聯,這是由於它們在加合一步速度更快。中間體通常不傾向發生β-氫消除反應。  在一項計算化學研究中表明,不飽和有機基團更易於在金屬中心上發生偶聯反應。還原消除的速率高低如下:  乙烯基-乙烯基 > 苯基-苯基 > 炔基-炔基 > 烷基-烷基  不對稱的R-R′形式偶聯反應,其活化能壘與反應能量與相應的對稱偶聯反應R-R與R′-R′的平均值相近,如:乙烯基-乙烯基 > 乙烯基-烷基 > 烷基-烷基。  另一種假說認為,在水溶液當中的偶聯反應其實是通過自由基機理進行,而不是金屬-參與機理。

  偶聯反應中最常用的金屬催化劑是鈀催化劑,有時也使用鎳與銅催化劑。鈀催化劑當中常用的如:四(三苯基膦)鈀等。鈀催化的有機反應有許多優點,如:官能團的耐受性強,有機鈀化合物對於水和空氣的低敏感性。  如下一些關於鈷催化的偶聯反應的綜述,鈀和鎳介導的反應以及它們的應用。

  離去基團X在有機偶聯反應中,常常為溴、碘或三氟甲磺醯基。較理想的離去基團為氯,因有機氯化合物相對其他的這些離去基團更廉價易得。與之反應的有機金屬化合物還有錫、鋅或硼。

  雖然大多的偶聯反應所涉及的試劑都對於水和空氣極其敏感,但不可認為所有的有機偶聯反應需要絕對的無水無氧條件。有些有機鈀介導的反應就可在水溶液中,使用三苯基膦和硫酸製備的磺化膦試劑進行反應。 總體來講,空氣中的氧氣能夠影響偶聯反應,這是因為大多這類反應都是通過不飽和金屬絡合物發生反應,而這些絡合物都不滿足18共價電子的穩定結構。

  常見的偶聯反應包括:

  一種基於芳基鹵代烴和全氟代苯的鈀-催化偶聯反應由基思·法紐(Keith Fagnou)和其同事所報道。對於這種缺電子的芳環來講,這類官能團化反應很不尋常。

  許多偶聯反應已經廣泛的應用於製藥工業和相關的工業原料。
偶聯反應,也寫作耦合反應、偶合反應或耦聯反應,是兩個化學實體(或單位)結合生成一個分子的有機化學反應。狹義的偶聯反應是涉及有機金屬催化劑的碳-碳鍵形成反應,根據型別的不同,又可分為交叉偶聯和自身偶聯反應。 在偶聯反應中有一類重要的反應,RM(R = 有機片段, M = 主基團中心)與R'X的有機鹵素化合物反應,形成具有新碳-碳鍵的產物R-R'