岩石变质的根本原因是地质环境的改变，应该说，控制变质作用的根本因素是地质因素，如：大地构造位置（岛弧、海沟、洋中脊等）、构造过程（沉降、隆升等）、岩浆作用等。然而，从物理化学角度看，尽管控制变质作用的地质因素多种多样，但都可以抽象出温度（Ｔ）、压力（Ｐ）、流体成分（ｘ）、时间（ｔ）等物化因素，这也是将物理化学引入岩石学的出发点。变质过程中最重要变化是矿物成分变化。变质岩形成于地下一定深处的Ｐ－Ｔ条件下，其矿物组合与一定的Ｐ－Ｔ条件相适应。当Ｐ－Ｔ条件改变时，就会变得不稳定，而发生化学反应（变质反应）形成新Ｐ－Ｔ条件下稳定的新的矿物组合。由此可见Ｔ、Ｐ作为变质因素的重要性。
（一）温度（Ｔ）
变质作用最低温度由成岩作用向变质作用的转化所记录（图１４－３），通常为１５０～２００℃。变质作用高温限由变质作用与岩浆作用的转化限定。如图１４－３所示，变质作用条件与岩浆作用条件间有一个范围广大的Ｐ－Ｔ过渡区。由于地壳平均成分为长英质，通常认为这个过渡区在简化花岗岩系统过量水固相线（ＥＨＧＳ）和干固相线（ＤＧＳ）之间。
温度升高有利于吸热反应（如上述之方解石＋石英＝硅灰石＋ＣＯ２↑反应）、温度升高可大加快变质反应速率和晶体生长，是变质结晶的决定性因素。温度升高还可改变岩石的变形行为，从脆性变形向塑性变形转化。温度升高还会通过脱水反应、脱碳酸反应形成变质热液作为催化剂、搬运剂和热媒介对变质作用施加影响。此外，温度升高还会导致部分熔融而发生混合岩化。正因为温度对变质作用的主导作用，通常按温度将变质作用划分为很低级（ＶＬＭ）、低级（ＬＭ）、中级（ＭＭ）、高级（ＨＭ）等４个变质级（ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｇｒａｄｅ）。不同变质级的变质岩有不同的成分、结构、构造等基本特征。
（二）压力（Ｐ）
地下变质环境中压力主要有负荷压力（ｌｉｔｈｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ）、定向压力（ｄｉ-ｒｅｃｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅ）等两种压力。负荷压力Ｐｌ主要来自上覆岩石柱，是一种各向相等的均匀应力。定向压力来自构造运动（如挤压、剪切），是一种差异应力。两种应力状态下结晶形成的岩石即使成分相同也具有不同的面貌。均匀应力状态下结晶形成的岩石，矿物随机分布，具有块状构造等无定向构造，如花岗岩（图１４－４ａ）；差异应力状态下结晶形成的岩石，矿物定向排列，具有片麻状
等定向构造，如花岗质片麻岩（图１４－４ｂ）。侵入岩多形成于均匀应力状态下，岩石多具无定向构造。而变质岩则相反，除少数情况如产在侵入体接触带的接触变质岩接近形成于均匀应力状态下，岩石具无定向构造外，大多数变质岩形成于差异应力状态下，岩石具各种定向构造。这是变质岩与火成岩的主要差别。
自地表往下，压力（负荷压力）大致以０．０２９ＧＰａ／ｋｍ速率随深度增加而增加。平均稳定大陆地壳厚３５ｋｍ，其底部压力约０．１ＧＰａ。现代和新生代造山带观察到的大陆地壳最大厚度约７０ｋｍ，其底部压力约２．０ＧＰａ。根据地质压力计测定，现今出露在地表变质岩大多数在压力０．１～１．０ＧＰａ、深度约３～３５ｋｍ范围内结晶。在更浅的深度，温度通常太低而不能引起结晶作用。而在更大深度变质作用必定是广泛的，但形成的变质岩很难能够抬升出露地表。
温度和压力都是变质作用的重要因素，但二者不是孤立的。从地表往下，随着深度增加，压力增大，温度也增加。温度对压力（深度）的改变率即地热梯度反映了温度和压力的联合作用。实际变质地体岩石矿物组合记录的“地热梯度”称为视地热梯度，它反映了一个地区变质作用的特点。