硅烷偶联剂可作为复合材料和涂料的粘合促进剂。硅烷具有与无机底物和环氧树脂形成共价键的能力。

硅烷偶联剂的通式通常显示两类官能团。X是可水解基团，通常是烷氧基，酰氧基，卤素或胺。水解后，形成活性硅烷醇基团，其可与其它硅烷醇基团（例如，硅质填料表面）缩合以形成硅氧烷键。也可以与其它氧化物例如铝，锆，锡，钛和镍的那些形成稳定的缩合产物，或与硼，铁和碳的氧化物形成不太稳定的键。碱金属氧化物和碳酸盐不与Si-O-形成稳定的键。R基团是不可水解的有机游离基，它可能是具有一些特殊功能的官能团而产生预期的一些功能。

大多数广泛使用的有机硅烷具有一个有机取代基和三个可水解取代基。在绝大多数表面处理应用中，三烷氧基硅烷的烷氧基被水解后形成硅烷醇。这些硅烷的反应分为四个步骤。最初，发生三个不稳定基团的水解。随后是低聚物的缩合。然后低聚物与基材的OH基团氢键键合。最后，在干燥或固化期间，与基材形成共价连接，伴随有水的损失。尽管描述时是分步进行，这些反应可以在初始水解步骤之后同时发生。在界面处，通常每个有机硅烷的硅只有一个键合到基材表面的键。两个剩余的硅烷醇基团以缩合或游离形式存在。R基团可与其他相进行的共价反应或物理相互作用。

硅烷可以在无水条件下进行单层气相沉积以对表面进行改性。典型的反应条件是在较高的温度（50°-120℃）和较长反应时间（4-12小时）下进行。在烷氧基硅烷中，仅甲氧基硅烷可以在没有催化剂的条件下气相沉积。用于气相沉积的最有效的硅烷是环状氮杂硅烷。