Räjähtävien ilotulitusvälineiden hämmästyttävät värit johtuvat kemiallisista reaktioista, joita laukaisee lämpö. Palaminen ajaa ilotulitusvälineet ilmaan, kun taas hapetus antaa happea, jota tarvitaan ilotulitusvälineessä olevien metalliyhdisteiden virittämiseen. Energian absorbointi ja päästöt tuottavat ilotulitteiden ainutlaatuiset värispektrit.
Palamista tapahtuu, kun ilotulitusvälineen sulakkeen liekki joutuu kosketuksiin mustan jauheen kanssa, jolloin kaliumnitraatti, hiili ja rikki yhdistyvät. Palaminen on erittäin eksotermistä (lämpöä tuottavaa). Useimmissa ilotulitusvälineissä lämpö ja kaasu pakotetaan ilotulitusvälineen pohjalta ja työnnetään ilotulitus taivaalle.
Kun ilotulitus on saavuttanut huippunsa taivaalla, sulake saavuttaa osaston, joka on täynnä hapettimia ja valoa tuottavia tähtiä. Yleisiä hapettimia ovat nitraatit, kloraatit ja perklooraatit. Hapettavat aineet reagoivat palamisen muodostaman lämmön ja kaasun kanssa tuottaakseen tarpeeksi happea tähtien valoa ja ääntä tuottavien aineiden nopeaan palamiseen.
Hapettavien aineiden tuottama happi reagoi tähtien elementtien kanssa muodostaen kuuman, nopeasti laajenevan kaasun. Tämän kaasun atomit absorboivat reaktiossa syntyvän energian aiheuttaen niiden elektronien siirtymisen vakaasta perustilastaan viriteltyyn energiatilaan. Kun elektronit palaavat perustilaansa, ne lähettävät energiaa valon muodossa. Valon väri riippuu tähtien elementtien tyypistä.