在弱碱性条件下，三聚氰胺与甲醛在水溶液中反应生成不同羟甲基化的羟甲基三聚氰胺，羟甲基化的程度取决于甲醛与三聚氰胺的摩尔比。若1mol 三聚氰胺和3mol 温热的甲醛水溶液反应，直至形成溶液快速冷却，则得到结晶的三羟甲基三聚氰胺。由于三聚氰胺分子中存在三个活泼的氨基，故而1mol 三聚氰胺可与6mol 的甲醛反应，生成六羟甲基三聚氰胺。

三聚氰胺为弱碱性，当它在已中和至中性的甲醛水溶液中加热至60℃以上逐渐溶解时，溶液转变成碱性。形成的羟甲基衍生物溶解完全反应放热。当每lmol三聚氰胺用≥2mol 甲醛(37％水溶液)溶解时则很易溶解完全。如果甲醛用量较小，则必须加水以保证三聚氰胺的完全溶解。

  工业生产三聚氰胺甲醛树脂时三聚氰胺与甲醛的摩尔比常在1:(2～3)之间，所以主要形成二羟甲基或三羟甲基三聚氰胺。与尿醛树脂的合成原理相似，树脂的形成主要是通过羟甲基三聚氰胺的进一步缩聚反应。在碱性条件下，二或三羟甲基三聚氰胺很易进—步缩聚成树脂，在缩聚的初期树脂仍有水溶性。若在酸性条件下缩聚，树脂很快失去水溶性，因此树脂的合成在碱性条件下进行。