Vid förbränning oxideras bränslets kol och väte till koldioxid och vatten och bränslets kemiska energi omvandlas till värme. Då värmet frigörs medför det att entalpin i systemet minskar. Det är möjligt att en förbränningsprocess kan starta av sig själv, men som regel krävs tillsats av extern värme för att nå bränslets tändtemperatur. Då tändtemperaturen uppnåtts genererar bränslet en större värmemängd än den externt tillsatta. För att förbränningsprocessen skall fortsätta krävs tillsats av syre. Normalt tillförs luft som syrebärare, men det kan även tillföras på annats vis.

Vid fullständig förbränning har all brännbar substans förenat sig fullständigt med syret.  Mängden syre som krävs för fullständig förbränning kan beräknas utifrån en rätt balanserad reaktionsformel. Detta kallas med ett annat ord stökiometrisk förbränning. Ett exempel på fullständig förbränning finns redovisat nedan.

Icke-fullständig förbränning innebär att några av förbränningsprodukterna ytterligare skulle kunna förena sig med syre. Exempel på det är att CO vid ytterligare oxidation skulle bilda CO₂. Det är således av stor betydelse att mängden tillfört syre är väl anpassat till den specifika förbränningen. För att uppskatta effektiviteten av förbränningen kan man beräkna förbränningens verkningsgrad.

För att säkerställa fullständig förbränning krävs ett visst överskott av syre. Differensen mellan den teoretiska och verkliga luftmängden benämns luftöverskottet. För att undvika värme- och avgasförluster, samt ökade utsläpp vill man hålla luftöverskottet så lågt som möjligt. Ett ökat luftöverskott leder också till lägre temperaturer i förbränningskammaren. Detta kan man göra genom att ha en god blandning mellan luft och bränsle. Vid vissa ugnsprocesser väljer man ett stort luftöverskott för att sänka förbränningsgasens temperatur.

Eftersom bränslet som regel innehåller andra ämnen än kol och väte bildas föroreningar under förbränningsprocessen bildas även avgaser som i sin tur har ett visst energiinnehåll. Ett exempel på en vanligt förekommande förorening är svaveloxid. Vid hög förbränningstemperatur minskar bildningen av skadliga kolväten. Emellertid gynnar den höga temperaturen uppkomsten av kväveoxider som bildas ur förbränningsluftens syre och kväve.Den mängd värme som frigörs vid en förbränningsprocess är proportionell mot den mängd syre som tillförts reaktionen.

Vid förbränning av andra typer av bränslen än kolbaserade bildas olika varianter av föroreningar exempelvis svavel- och kväveföreningar.