Le principe, on le sait, consiste à exécuter la peinture sur un enduit frais à base de chaux, c’est-à-dire d’hydroxyde de calcium, basique, Ca(OH)₂ ; celui-ci, au contact du dioxyde de carbone acide (gaz carbonique) de l’air, CO₂, réagit en formant du carbonate de calcium, généralement sous forme cristallisée et dure de calcite, CaCO₃. On a donc la réaction de base bien connue :

C’est cette carbonatation, et la qualité de formation de la calcite, qui est la caractéristique principale de la fresque, et qui en constituera la qualité et la solidité. Il est donc important de noter qu’il ne s’agit pas, comme on le dit souvent improprement, d’un séchage (lequel serait simplement une évaporation de l’eau contenue dans l’enduit), mais d’une véritable transformation chimique, qui concerne la masse de l’enduit peint (intonaco), la couche picturale et donc les pigments qui y sont posés, et vont ainsi se trouver, en quelque sorte, intégrés à l’ensemble du support grâce à la migration de la formation de carbonate vers la surface par suite de l’évaporation de l’eau, le lissage de la surface contribuant ainsi à cette intégration.

L’exécution concerne donc successivement :
 

• première couche : une préparation de base, appelée arriccio destiné principalement à égaliser le support (mur), généralement constitué d’un mortier de chaux assez grossier ;
• deuxième couche : intonaco, de même composition (chaux : sable), mais plus mince et plus soigné, parfois additionné de matériaux poreux, tels que brique pilée, pouzzolane, fragments de végétaux ; son épaisseur peut atteindre une dizaine de cm dans la fresque romaine, ce qui permet à l’enduit de garder en réserve une grande quantité d’humidité, qui remonte progressivement vers la surface, où se produit ainsi un séchage, ou plus exactement une carbonatation de l’enduit, très lent (v. plus loin) ;
• une préparation superficielle au lait de chaux, beaucoup plus mince, sur lequel sont posés les pigments ; cette couche, appelée parfois intonachino, n’est pas toujours présente ;
• un dessin préparatoire ou sinopia est souvent exécuté à frais préalablement à la couche picturale proprement dite ; cette sinopia restera, même dans des techniques dérivées de la pure fresque, comme on le verra plus loin, une des caractéristiques rappelant la technique de base sur enduit frais ;
• enfin, la couche picturale, avec les pigments posés sur l’enduit frais, et dont l’adhésion et la cohérence liée à l’enduit sera assurée par la carbonatation de celui-ci ; le lissage contribuera à cette cohésion et à la qualité de la surface peinte obtenue ; ·