有关Baylis-Hillman 反应的机理主要有三种，多数认为是羰基的亲核机理，因此放在此处论述。
1. 反应机理
(1) 单分子醛参与反应的机理。Hill等认为该反应可看作在催化剂作用下活化烯和亲电试剂共同参与的加成—消除反应历程。催化剂叔胺首先与活化烯发生亲核1, 4-加成，生成两性离子烯醇盐，接着与亲电试剂醛发生类似于Aldol反应的醛醇缩合生成中间体，随后发生分子内质子转移，形成两性离子烯醇盐，再经消除反应得到产物，同时再生催化剂。整个反应过程如下所示：
(2) 双分子醛参与反应的机理。Bode 等认为反应速度与醛分子浓度的二次方成正比，并且认为分子内质子转移为反应的决速步骤。与单分子醛参与反应的机理不同之处在于形成中间体后，不是直接发生分子内质子转移，而是继续加成第二个醛分子而形成半缩醛中间体,然后经过具有六元环结构的过渡态发生分子内质子转移，脱去催化剂形成产物，如下所示：
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(3) TiCl4催化机理。Li研究小组报道了在CH2Cl2溶剂中单独使用TiCl4也能催化环烯酮和多种醛的Baylis-Hillman 反应,产率可达到47%～68%，整个反应不需要加入任何Lewis碱，打破了Baylis-Hillman反应的传统概念，说明单独的Lewis 酸也能催化此类反应的进行。他们提出了如下所示的反应机理；该反应首先是醛上的氧原子与TiCl4 作用从而释放出氯离子，该氯离子充当了Lewis 碱参与加成反应形成了氯化钛烯醇盐，再与醛反应形成产物。
(4) Michael 加成—消除反应。2003年Basavaiah 等提出Michael加成—消除反应机理，如下所示：
通过Baylis-Hillman反应，可以直接得到许多多功能团的化合物，如下所示： 206
2. 催化剂
催化剂主要是叔胺和叔膦的有机化合物，还有TiCl4 等Lewis酸，如下所示： (1) 胺类。
(2) 手性胺类。
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(3) 膦类。
3. 反应事例
(1) Friedel Crafts反应。
(2) Heck反应。
(3) 异构化反应。
(4) 氢化反应。
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(5) Indium-Mediated反应。
(6) 羟胺化反应。
(7) 合成萘环的反应。
(8) Diels Alder反应。
(9) 烯基环氧化合物的生成。
(10) Claisen 重排反应。
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