整個凝血酶的激活途徑如圖2所示。當血液與帶負電荷的膠原蛋白（皮膚血管外壁）或異體表面（如高嶺土、玻璃等）接觸時，因子Ⅻ就由酶原激活成Ⅻa，后者除能激活因子Ⅺ外，又同時使血漿前舒緩激肽釋放酶激活。激活后的激肽釋放酶在高分子量激肽原的促進下反過來又進一步使因子Ⅻ激活，但此時不再是接觸激活而是肽鍵水解激活（見蛋白水解酶），使成為因子Ⅻf。這是一正反饋效應，不論Ⅻa或Ⅻf都具有相同的活力。激活后的XIa在Ca2+存在下接著又使因子Ⅸ激活。因子Ⅻ是由596個氨基酸殘基所組成，因子Ⅺ是由兩個亞基所組成，每一亞基含607個氨基酸殘基，其結構與血漿激肽釋放酶很類似。
因子Ⅸ由416個氨基酸殘基所組成，激活時釋放出一肽段，形成由二硫鍵連結的兩條肽鏈。與磷脂結合的部位在輕鏈，而酶的催化活性部位則在重鏈。活化的因子Ⅸa在Ca2+與磷脂存在下與因子Ⅷ形成復合物，使因子Ⅹ激活為因子Ⅹa。在正常生理條件下磷脂由血小板提供，在此反應中因子Ⅸa起酶催化作用，而因子Ⅷ只是起調節作用，由于它也能與因子Ⅹ結合，從而使局部的底物濃度增高。事實上單獨因子Ⅸa也能使因子Ⅹ激活，但在因子Ⅷ參與下反應速度可增加數千倍以上。因子Ⅷ還需有因子Ⅹa及凝血酶的激活而成為因子Ⅷ'，這里也是一正反饋效應。因子Ⅷ是一分子量達百萬以上的糖蛋白，高鹽濃度下解離成分子量約20萬的亞基。若體內由于基因缺陷，因子Ⅷ欠缺或無活性，在臨床上就表現出先天性血友病。因此因子Ⅷ又稱為抗血友病因子。
因子Ⅹ是由448個氨基酸殘基所組成，激活時釋放出一肽段，形成由二硫鍵連結的兩條肽鏈。它與因子Ⅸ相似，與磷脂及因子Ⅴ的結合部位在輕鏈，而酶的催化活性部位在重鏈。
激活后的因子Ⅹ與Ca2+、磷脂及因子Ⅴ共同形成一復合物，后者最終使凝血酶原激活為凝血酶。因子Ⅴ的性質與因子Ⅷ有很多相似之處，它不是起酶的催化作用，而是加速凝血酶原的激活，當因子Ⅴ與磷脂同時存在時激活過程可加速2萬倍。同樣因子Ⅴ也可被凝血酶激活成Ⅴ'，成為另一正反饋效應。因子Ⅴ也是一大分子量的糖蛋白，由分子量約30萬的亞基所組成，在體內極不穩定，容易被體內蛋白C（也是一種絲氨酸蛋白酶）所破壞，因此稱為不穩定因子。
凝血酶原（即因子Ⅱ）由581個氨基酸殘基所組成，當被因子Xa復合物激活時，幾乎同時在肽鍵Arg（精274）-Thr（蘇275）及Arg（精322）-Ile（異亮323）處水解，并自N端釋放出分子量約3萬的肽段（殘基1～274），形成由兩條肽鏈通過二硫鍵連接的凝血酶。激活后的凝血酶又能催化降解凝血酶原，在殘基Arg（156）-Ser（157）處的肽鍵水解，釋放出A肽段并形成新凝血酶原-S，后者就不易再被Xa所激活。有人認為片段A通過Ca2+及磷脂與因子Xa相結合，如果此肽段被水解除去后，新凝血酶原-S就喪失與因子Xa結合的能力，即使它仍含有可被因子Χa專一水解的肽鍵，反應也極不易進行。這是凝血酶原激活過程的一個重要的負反饋調節機制，避免了體內由于產生過量凝血酶而引起血栓。
當凝血酶原激活時從N端釋放的肽段，大致上可分為兩個區域，即A肽段（殘基1～156）及S-肽段（殘基157～274)。此兩肽段在氨基酸組成上特別是二硫鍵的位置非常相似，其中有31個氨基酸殘基完全相同，在構型上似乎各自成為獨立的單位，被稱為“環餅”結構。一般認為此兩環形結構能分別與因子Xa相結合，因而可在兩個肽鍵處（殘基274～275，322～323）同時水解而激活成凝血酶。如果只有殘基274處的肽鍵被因子Xa水解，生成的新凝血酶原-T則不能再激活成凝血酶。