Zazwyczaj jednak racemizacja nie jest całkowita, prawdopodobnie w wyniku tworzenia pary jonowej pomiędzy grupą opuszczającą a powstałym karbokationem, w efekcie czego jedna jego strona jest lepiej dostępna dla atakującego nukleofila.
Mechanizm Przykładem reakcji SN1 jest hydroliza bromku tert-butylowego w wyniku której powstaje alkohol tert-butylowy, anion bromkowy i jon hydroniowy:
Plik:ReakcjaSn1hydrolizabromkutertbutylowego.svg Reakcja SN1 zachodzi w trzech etapach, które są zilustrowane na przykładzie reakcji bromku tert-butylu z wodą: 1. Tworzenie karbokationu: W wyniku oderwania jonu bromkowego powstaje płaski karbokation tert-butylowy. Etap ten jest najwolniejszy. To on decyduje o szybkości całej reakcji: Plik:Sn1pierwszyetapreakcjipowstaniekarbokationu.svg 2. Atak nukleofila: Karbokation reaguje z nukleofilem, w tym przypadku z cząsteczką wody. Nukleofil może zaatakować karbokation z obu stron z równym prawdopodobieństwem, co jest przyczyną racemizacji w przypadku reakcji SN1 związków chiralnych. Jeżeli nukleofil jest anionem, na tym kończy się reakcja, jeśli nie jest, powstaje kolejny produkt przejściowy, w tym przypadku kation t-butylohydroksoniowy: Plik:NS1 reaction part2 recombination carbocation nucleophile.svg 3.