La fiamma è calda perché in essa avvengono reazioni chimiche che sviluppano calore (reazioni esotermiche della combustione). Nella fiamma il combustibile viene man mano consumato combinandosi con il comburente (l'ossigeno dell'atmosfera) in una serie di reazioni, fino alla formazione completa dei prodotti della combustione. Le reazioni della combustione avvengono in una zona ristretta della fiamma, spessa diversi millesimi di millimetro (il fronte della fiamma). La temperatura della fiamma dipende dalla concentrazione locale dei reagenti (combustibile e comburente) e dal modo e dal rapporto in cui i reagenti vengono mescolati prima di arrivare alla fiamma. Il calore, che viene sviluppato, dipende dalla velocità con la quale le reazioni di combustione hanno luogo. La temperatura della fiamma, inoltre, dipende dall'equilibrio fra il calore svolto dalle reazioni e il calore disperso dal fronte della fiamma nell'ambiente circostante. La temperatura della fiamma raggiunge spesso diverse migliaia di gradi.
Diluendo la miscela combustibile-comburente con una sostanza inerte (come l'azoto dell'aria) si rallentano le reazioni di combustione, si diminuisce la temperatura del fronte di fiamma. Se l'aria (e quindi l'azoto, inerte) è in eccesso, si può arrivare a spegnere la fiamma.
Per bruciare completamente, il rapporto fra la quantità di combustibile e la quantità di ossigeno presente nella zona di reazione deve essere ottimale. Anche nel caso della combustione del metano con aria, quindi, l'aria deve essere in quantità sufficiente per bruciare il combustibile il più completamente e con la massima velocità possibile. Le condizioni devono essere tali da ottenere una fiamma ferma all'uscita dell'ugello dal quale esce la miscela metano-aria. Un difetto di aria rispetto al rapporto ottimale altera il fronte della fiamma diminuendone la temperatura. Un eccesso può spegnere la fiamma.