形狀記憶合金的高溫相具有較高的結構對稱性，通常為有序立方結構。在Ms溫度以下,單一取向的高溫相轉變成具有不同取向的馬氏體變體。當在Ms溫度以下使這種材料變形以制成元件時，材料內與應力方向處于不利地位的馬氏體變體不斷消減；處于有利地位的則不斷生長。最后轉變成具有單一取向的有序馬氏體的元件。如再度加熱到As點以上，這種對稱性低的、單一取向的馬氏體發生逆轉變時，又形成先前的單一取向的高溫相。對應于這種微觀結構的可逆性轉變，便恢復了材料在高溫時的宏觀形狀，這就是所謂的單程形狀記憶。經過某種工藝處理的記憶元件，冷卻到Ms以下時,可恢復到低溫時的形狀,則稱為雙程形狀記憶效應。