Giữa các hạt sol bắt đầu có sự hình thành liên kết thông qua phản ứng ngưng tụ. Quá trình liên kết của các hạt sol tiếp tục sẽ dẫn tới việc hình thành các cluster trong dung dịch. Các cluster này tiếp tục phát triển kích thước cho đến khi giữa chúng có sự
tiếp xúc và hình thành các liên kết ngang (cross-link), tạo thành mạng lưới oxide kim loại 3 chiều trong khắp thể tích dung dịch, làm độ nhớt dung dịch tăng lên đột ngột.
Đây chính là quá trình gel hoá. Khoảng thời gian từ lúc chấm dứt phản ứng thuỷ phân
đến khi gel hình thành được gọi là thời gian gel hoá (gelation time).
Gel là mạng khung oxide kim loại M-O-M xốp chứa đầy dung môi. Các lỗ xốp trong cấu trúc gel tạo thành các kênh lỗ xốp liên tục. Mạch khung có dạng sợi nếu kích thước hạt sol nhỏ và có dạng hạt nếu hạt sol có kích thước lớn. Liên kết ngang trong gel tiếp tục được củng cố trong quá trình định hình (aging). Sự co ngót sẽ xuất hiện khi dung môi bay ra khỏi các lỗ xốp trong cấu trúc gel.
Hệ keo Sol có thể chuyển sang hệ Gel khi lực hút Van Der Wall làm cho các hạt keo dính vào nhau tạo nên mạng lưới rắn.
Sự kết tụ của hệ Sol dẫn đến sự hình thành và phát triển các đám hạt, các đám này tiếp túc va chạm với những đám khác để phát triển lớn hơn, và sự kết nối giữa các
đám này tạo nên đám khổng lồ tạo thành hệ gel. Hệ Gel xuất hiện khi liên kết cuối cùng giữa hai đám hạt lớn nhất được hình thành.
Trong quá trình này, chất xúc tác đóng một vai trò quan trọng vì sự tạo thành những ion của phần tử kim loại ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng của phản ứng ngưng tụ. Ví dụ, tại điểm pH thấp, những phần tử kim loại sản sinh ra rất ít các ion mang điện tích nên chúng có thể va chạm và kết lại thành dãy, tạo thành một chuỗi gel dài hơn. Ngược lại tại điểm pH cao, nơi có vận tốc hòa tan lớn hơn, các phần tử kết tụ
với nhau để tăng dần kích thước và giảm số lượng hạt.