Desde un punto de vista microscópico:
Al poner el azúcar en agua, se forman dos fases: una solida (azúcar) y una líquida (agua). Entre esas fases se forma lo que se llama una interfase. En la interfase existe un intercambio de molecular: las moléculas de agua se van hacia las moléculas de azúcar y viceversa. Puesto que las moléculas de agua son mas pequeñas, estas rodearan a las moléculas de azúcar, ocurriendo así que se disuelva.
Todo lo anterior ocurre tan rápidamente que no logra ser perceptible.