Etap ten może zachodzić według mechanizmu SN2, co potwierdza inwersja konfiguracji obserwowana dla chiralnych grup R1, jednak dla grup R1 zdolnych do tworzenia stabilizowanych karbokationów postuluje się reakcję typu SN1.
W przypadku gdy R1 = R2, halogenek alkilu 2 jest regenerowany w drugim etapie reakcji i pełni rolę katalizatora, a sam proces ma charakter przegrupowania: P(OR)3 → R-P(O)(OR)2
Reaktywność substratów Podatność halogenków 2 na reakcję Michaelisa-Arbuzowa jest zgodna z ich reaktywnością w substytucji SN2: RC(O)X > RCH2X > RR'CHX >> RR'R"CX
oraz
RI > RBr > RCl (fluorki zazwyczaj dają inne produkty w warunkach reakcji Michaelisa-Arbuzowa)
Komponent fosforowy łatwiej reaguje z organohalogenkami, gdy zawiera grupy elektrodonorowe. Reaktywność związków fosforowych układa się w następujący szereg: RO–P(NR2)2 > RO–PR2 > RO–PAr2 > RO–P(OR)2 > RO–P(OAr)2 gdzie R = alkil, Ar = aryl
Inne reakcje W przypadku α-bromo- i α-chloroketonów produktami reakcji nie są alkilofosfoniany, lecz fosforany winylowe. Reakcja znana jest jako reakcja Perkowa i różni się od reakcji Michaelisa-Arbuzowa innym mechanizmem drugiego etapu.