La couleur d'une flamme est caractéristique des atomes ou des molécules des réactifs qui se consument.
Lors d'une combustion, certains électrons qui sont disposés sur les orbitales atomiques ou moléculaires passent à un niveau energétique supérieur.

Cet état excité est très instable et ces électrons reviennent sur un niveau énergétique inférieur en émettant un rayonnement lumineux parfois visible .
En fonction de la différence énergétique entre les deux niveaux electroniques , le rayonnment lumineux est plus ou moins énergétique et donc de couleur variable.
Ainsi à la base de la flamme où la présence de dioxygène est plus importante notamment à cause de mouvement de convection d'air dû à la chaleur, la transition électronique correspond à l'émision d'un rayonnment bleu.
Alors qu'en haut de flamme avec moins de dioxygène l'écart de niveaux électroniques est plus faible, donc le rayonnement lumineux moins énergétique et la flamme pûtôt jaune orangée.

La coloration dépend donc à la fois des atomes en jeu et de la température.