Hämmastavad värvid plahvatavas ilutulestikus tulenevad kuumuse põhjustatud keemilistest reaktsioonidest. Põlemine suunab ilutulestiku õhku, samal ajal kui oksüdeerumine annab ilutulestikus metalliühendite ergastamiseks vajaliku hapniku. Energia neeldumine ja emissioon annavad ilutulestikule ainulaadse värvispektri.
Põlemine toimub siis, kui ilutulestiku sulavkaitse leek puutub kokku musta pulbriga, põhjustades kaaliumnitraadi, puusöe ja väävli ühinemist. Põlemine on väga eksotermiline (soojust tootev). Enamikus ilutulestikest surutakse soojus ja gaas ilutulestiku kestast välja, liikudes ilutulestiku taevasse.
Kui ilutulestik on taevas jõudnud oma tipuni, jõuab kaitsme oksüdeeriva aine ja valgust tootvate tähtedega täidetud sektsiooni. Tavaliste oksüdeerivate ainete hulka kuuluvad nitraadid, kloraadid ja perkloraadid. Oksüdeerivad ained reageerivad põlemisel tekkiva soojuse ja gaasiga, et toota piisavalt hapnikku valgus- ja heli tekitavate ainete kiireks põlemiseks tähtedes.
Oksüdeerivate ainete poolt toodetud hapnik reageerib tähtedes olevate elementidega, moodustades kuuma, kiiresti paisuva gaasi. Selle gaasi aatomid neelavad reaktsioonis tekkiva energia, põhjustades nende elektronide liikumise stabiilsest olekust ergastatud energiaolekusse. Kui elektronid pöörduvad tagasi oma põhiseisundisse, eraldavad nad valguse kujul energiat. Valguse värv sõltub tähtedes oleva elemendi tüübist.
