Данный способ термической обработки включает в себя нагрев закалённого металлического изделия до заданной температуры, выдержку и последующее медленное охлаждение; изделие нагревается в печи примерно до температуры от 150°C-260°C до 370°C-650°C, далее следует медленное остывание.
В процессе отпуска различают три стадии: низкотемпературный, среднетемпературный и высокотемпературный отпуска.
Низкотемпературный отпуск проводится при температуре до 250 °С. Как правило, такому виду отпуска поддаются режущие и измерительные инструменты, изготовленные из низколегированных и углеродистых сталей. Среднетемпературный отпуск проводится при температуре 350-500 °С. Используется для термообработки пружин и рессор, а также для штампов. Среднетемпературный отпуск позволяет обеспечить достаточно высокие показатели упругости, выносливости и стойкости. Охлаждение после отпуска проводится в воде при температурах 400-500 °С , после чего возникают сжимающие остаточные напряжения, увеличивающие предел выносливости пружин.
Высокотемпературный отпуск проводят при температурах 500—680 °С. В ходе высокотемпературного отпуска сохраняется высокая прочность, пластичность, а также максимальная вязкость. Высокотемпературному отпуску подвергаются детали, попадающие под ударные нагрузки - зубчатые колеса или валы.