所谓铁矿石还原机理，就是对铁矿石还原过程的微观解释，即关于铁矿石在还原过程中铁氧化物的氧是怎样被还原剂夺走和这种还原过程的快慢受哪些因素影响的限制等问题的理论说明，它是解决反应速度问题的主要理论根据。主要理论有以下四种：

Ⅰ  二步还原理论；

第一步，FeO固=Fe固+1/2 O2气，即铁氧化物分解；

第二步，1/2 O2气+CO气=CO2气 ，即还原剂氧化。

Ⅱ  吸附自动催化理论：

FeO固+ CO气=FeO固·CO吸附

FeO固·CO吸附=Fe固·CO2吸附

Fe固·CO2吸附= Fe固+ CO2气

Ⅲ  固相扩散理论：铁氧化物的还原过程中，反应层内有FeO，Fe等原子或离子的固相扩散，从而使固体内部没被还原的部分裸露出来，促使反应不断进行。实际上它是吸附自动催化理论的补充和发展。

Ⅳ  未反应核模型理论：它比较全面地解释了铁氧化物地整体还原过程，是目前得到公认的理论。要点是：由于铁氧化物有从高级到低级逐级还原的特点，当一个铁矿石颗粒还原到一定程度后，外部形成了多孔的还原产物——铁的壳层，而内部尚有一个未反应的核心。随着反应的推进，这个未反应的核心逐渐缩小，直到完全消失。整个反应过程按以下顺序进行：气体还原剂的外扩散→还原剂内扩散→还原气体吸附→界面化学反应→氧化气体脱附→氧化气体内扩散→氧化气体外扩散。