Mechanizm Bezpośrednia [2+2] cykloaddycja dwóch alkenów jest formalnie zabroniona symetrią i dlatego ma wysoką energię aktywacji. Mechanizm Chauvina obejmuje [2+2] cykloaddycję podwójnego wiązania alkenu do alkilidenu metalu przejściowego z wytworzeniem metalacyklobutanu jako stanu pośredniego. Wytworzony metalacyklobutan spontanicznie ulega fragmentacji w której uzyskuje się związek początkowy (cykl bezproduktywny) lub nowego alkenu i alkilidenu (Cykl produktywny). Oddziaływanie z orbitalami d na katalizatorze metalicznym obniża energię aktywacji na tyle, że obecnie stosowane katalizatory pozwalają na osiąganie stanu równowagi w temperaturze pokojowej w zaledwie kilka minut.
centruj|250px|Ogólny schemat metatezy W przypadku tego rodzaju reakcji dochodzi zazwyczaj do niewielkiej zmiany entalpii (wyjątek stanową m.in. związki o naprężonych pierścieniach takich jak norbornen, Wykorzystuje się to w procesie ROMP). Metateza olefin zazwyczaj jest procesem napędzanym zwiększaniem się entropii układu.
Katalizatory Spośród metali przejściowych obecnie najszersze zastosowanie w metatezie olefin w roztworach znajdują dwa metale: Molibden i Ruten. Z kolei w wielkotonażowych procesach przemysłowych (np. przemysł petrochemiczny) szerokie zastosowanie znajdują tlenki Renu (Re2O7) osadzone na nośnikach stałych (np.