En este caso se define la unión entre un adhesivo y una superficie con una cierta rugosidad, donde, de nuevo partiendo de la base de un mojado adecuado del sólidoo, el incremento en resistencia adquirido sobre substratos de alta rugosidad se asocia a la mejor disipación de energía plástica durante la fractura al existir una mayor área de contacto efectivo. Supone la adhesión debida al anclaje mecánico del adhesivo en las heterogeneidades de la superficie del sólido.

Explica fenómenos de tipo eléctrico que pueden observarse durante la ruptura de una unión adhesiva, y considera la transferencia de carga electrostática entre el adhesivo y el substrato, tomando este sistema como un condensador de placas paralelas, tal y como describe la doble capa eléctrica eléctrica descrita por muchos autores. Dicha capa, existente en una interfase metal-disolución, consiste en un exceso o defecto de electrones en el sólido, y una cantidad equivalente de iones de carga contraria en la disolución, a una distancia (d) dependiente del radio iónico. El modelo eléctrico, se basa en la comparación de la unión adhesiva con un condensador plano de placas constituidas por la doble capa eléctrica establecida al poner en contacto dos materiales de distinta naturaleza, de modo que se da compartición de electrones. Este modelo muestra poca aceptación, entre otros motivos, ya que la energía asociada a estos procesos es prácticamente despreciable comparada con la energía de fractura, y no puede ser tomado como un modelo universal.

Proporciona un modelo de auto-adhesión en superficies poliméricas, explicando la dependencia de la unión de polímeros con el peso molecular de los mismos. Se planteó la adhesión entre polímeros debida a la difusión de partes de las cadenas poliméricas solubles existentes en los planos superficiales, creándose una nueva zona que es la definida como interfase espesa. Únicamente se producirá esta difusión de zonas poliméricas desde el seno del adherente hacia el adhesivo cuando las mismas exhiban un cierto grado de solubilidad y movilidad. Entre los modelos existentes, los referentes a anclaje mecánico, unión molecular y adhesión termodinámica han sido objeto de mayor interés por parte de la comunidad científica en los últimos años, por lo que a continuación se van a describir algunos de los estudios realizados en estos campos. Además de los mecanismos de adhesión mencionados, se contemplan el mecanismo reológico y la teoría de capas de débil cohesión. El modelo reológico complementa aspectos no vistos en los modelos anteriores, como son la influencia de las propiedades mecánicas de los adhesivos y adherentes, planteando que la energía de fractura en una unión adhesiva viene determinada tanto por las características superficiales como por las propiedades másicas de los elementos. Otro aspecto no contemplado anteriormente es la existencia de capas de débil cohesión sobre el substrato, para lo cual Vickerman46 desarrolló un modelo que considera la propagación de la fractura no hacia la interfase, sino hacia uno de los adherentes. Así, define las capas en siete clases, en función de cómo se establecen (por existencia de aire entre adhesivo y substrato, por migración de sustancias de bajo peso molecular hacia la superficie, o por la generación de sub-productos de reacción). La formación de las mismas se deberá a la creación de estructuras, reticulación de componentes o sobre-tratamiento de las muestras.

Existen dos tendencias actuales en cuanto a este mecanismo de adhesión, y son aquella que considera que, mediante este fenómeno, se logra una elevada resistencia de la unión adhesiva por humectación de la superficie porosa (madera, porcelana, etc), y la creencia de una unión gracias a la generación de mayor área de contacto adhesivo-adherente cuando la rugosidad es alta. Así pues, el tratamiento abrasivo de superficies a fin de crear una elevada rugosidad superficial sobre materiales lisos para la generación de una mayor resistencia en la unión adhesiva de los mismos, puede explicarse tanto por el gran área de contacto inducido como por la creación de sitios radicálicos activos susceptibles de enlace químico. Es conocida la influencia de fuerzas de interacción secundarias de tipo van der Waals en los procesos de adhesión, aunque éstas no presentan la fortaleza necesaria para explicar la unión interfacial entre polímeros. Asumiendo la mayor influencia del enlace químico frente a la rugosidad superficial, se demuestran la dependencia con las interacciones físicas, mecánicas y químicas de la adhesión de partículas de aluminio a una matriz epoxídica. Se observan superficies poliméricas de polisiliconas microestructuradas mecánicamente, encontrando que la adhesión de las mismas es altamente dependiente de las fuerzas establecidas en la región existente entre las zonas que no están en contacto entre los substratos. En el caso de la adhesión de substratos poliméricos sobre metales, los mecanismos dominantes en el proceso son la adsorción y anclaje mecánico.

Este mecanismo es el más ampliamente aceptado, y define las fuerzas intermoleculares existentes entre adherente y adhesivo como interacciones de tipo dipolo, van der Waals y químicas, por lo que considera la existencia de grupos polares como responsable del incremento en resistencia de la unión. De este modo, el modelo considera la adhesión debida a enlaces de naturaleza covalente (caso de la unión de materiales elastómeros con adhesivos epoxi) e iónicos. Es posible postular el tipo de enlaces moleculares que tendrán lugar al poner en contacto dos superficies, en función de la química de cada una de ellas. Así, en el caso de la unión por soldadura de metales, se puede hablar del establecimiento de enlaces metálicos, mientras que en la unión de agentes promotores de la adhesión de tipo silano existen evidencias de enlace covalente. La medida  aumenta el número de uniones químicas en la zona de contacto entre substratos, también lo hace la resistencia de la unión, pasando por un máximo, a partir del cual la resistencia vuelve a disminuir a consecuencia de una concentración de tensiones excesiva en la interfase. Otras investigaciones evidencian la dependencia de la resistencia de la unión con el espesor de la misma, ya que cuanto menor sea ésta, tendrá más capacidad para disipar tensiones. Debido a la dificultad inherente a la demostración de la existencia de enlaces químicos hasta que se han desarrollado herramientas de análisis como la espectroscopia de masas por tiempo de vuelo de iones secundarios (ToF-SIMS) o la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), se encuentran pocas referencias bibliográficas acerca de este tipo de mecanismo de adhesión.