萃取咖啡時，將磨好的咖啡粉放入濾杯中再精心注水。第一次注水要少量，且靜置至浸透咖啡粉，然後再分爲3～4次注水（也有一次性注水完畢）。爲什麼要分這些步驟呢？這是因爲
萃取咖啡時利用了溶解和擴散的原理。
萃取咖啡時，如果仔細觀察濾杯就可以看出咖啡的變化過程，這對
萃取咖啡起着參考作用。但是濾杯裏夾着濾紙不能直接看到裏面的變化，所以準備一套與濾杯相似的透明的器具。那麼萃取時，溶解和擴散是如何進行的呢？
手衝咖啡的核心原理是溶解和擴散在烘焙過程中，咖啡細胞內部發生化學反應，生成散發出咖啡香氣和味道的多種成分。作爲這些化學反應的副產物，咖啡內部慢慢形成的氣體，使細胞開始膨脹。這些氣體和水分通過細胞內部非常小的細孔往外排出。這些不計其數的細孔中含有烘焙過程中形成的主導咖啡味道的成分。要想溶解這些成分，首先要粉碎咖啡豆，而且儘可能地把咖啡豆細胞組織內部的細孔多裸露到表面。然後慢慢注水，就能溶化出咖啡的成分，這就是溶解。
爲了順利進行溶解，我們可以考慮把咖啡粉磨到最細，使細胞內的所有成分得到溶解。但是磨得太細就容易堵住濾紙，所以實際萃取時咖啡粉只磨成芝麻粒大小。這樣有一些含有咖啡成分的細胞被裸露到表面，也有一些細胞未露出表面。還有一些含有咖啡成分的細胞通過粉碎也不能破碎，這種細胞無法通過溶解來萃取，這時只能通過擴散才形成萃取。
咖啡裝入濾杯裏，先少量注水至咖啡浸透，咖啡就開始膨脹。這是因爲熱水順着烘焙過程中形成的咖啡細胞之間的毛細管，浸入到咖啡細胞內的同時，把細胞內的氣體往外推擠出來，使得咖啡膨脹。
進入到咖啡細胞內的水，開始溶解咖啡成分從而形成了濃厚的咖啡溶液。靜置一會兒再次往濾杯內注水，這時咖啡細胞內形成的溶液和新注入的水之間產生濃度之差，濃濃的咖啡溶液就開始往新注入的水中推送咖啡成分，這種過程就是擴散。
就這樣，爲了更順利地進行溶解，以及充分形成以濃度之差引起的擴散，正式萃取之前往咖啡細胞內第一次注水之後靜置30～40秒的過程叫作事前萃取（也叫悶蒸）。在這個過程中，咖啡已充分形成萃取準備。
祕訣在於咖啡和水均勻接觸將烘焙好的咖啡豆拿到顯微鏡下觀看會發現有很多的小孔，就因爲這樣的多孔結構，注水時咖啡粉會浮在水面。
仔細觀察浮在水面的咖啡粉，可以看出被分成了兩層。底層因爲咖啡粉充分與水接觸，從而形成了咖啡成分活躍地溶解和擴散，但是上層與咖啡中排出來的氣體混合在一起，因此咖啡無法充分地與水接觸。因此即使放入足夠的咖啡粉，有一部分的咖啡成分不能完全地溶解出來。
爲使充分形成溶解和擴散，咖啡裏注水後，有時也用勺子在濾杯裏攪拌。通過勺子攪拌，被分層的部分再次混合，這樣咖啡和水就可以充分地接觸。如果注水時精心一點兒，可以不用勺子攪拌，咖啡粉也能充分地與水接觸。
經常會聽到有人說注水時爲避免咖啡層的塌陷，都要小心仔細地控制水流進行注水。但是像圖片裏看到的那樣，水面上漂浮的咖啡粉上即使用再細的水流注入，落下的水流還是給表面咖啡層帶起衝擊力，使得咖啡隨着水流下沉到底層後又再次浮到水面上。就因爲這種現象，咖啡與水能夠充分均勻地接觸。
注水本身就是爲了讓水和咖啡充分攪勻，所以只要能夠讓水和咖啡充分地攪勻，不管注水方法如何，對咖啡的味道也沒有多大的影響。
