Warna-warna menakjubkan dalam ledakan kembang api berasal dari reaksi kimia yang dipicu oleh panas. Pembakaran mendorong kembang api ke udara sementara oksidasi menyediakan oksigen yang dibutuhkan untuk merangsang senyawa logam dalam kembang api. Penyerapan energi dan emisi menghasilkan spektrum warna kembang api yang unik.
Pembakaran terjadi ketika nyala api dari sekering kembang api bersentuhan dengan bubuk hitam, menyebabkan kalium nitrat, arang, dan belerang bergabung. Pembakaran sangat eksotermis (menghasilkan panas). Di sebagian besar kembang api, panas dan gas dipaksa keluar dari bagian bawah cangkang kembang api, mendorong kembang api ke langit.
Setelah kembang api mencapai puncaknya di langit, sekering mencapai kompartemen yang diisi dengan zat pengoksidasi dan bintang penghasil cahaya. Agen pengoksidasi yang umum termasuk nitrat, klorat, dan perklorat. Zat pengoksidasi bereaksi dengan panas dan gas yang terbentuk dari pembakaran untuk menghasilkan oksigen yang cukup untuk pembakaran cepat zat penghasil cahaya dan suara di bintang.
Oksigen yang dihasilkan oleh zat pengoksidasi bereaksi dengan unsur-unsur di bintang-bintang untuk menghasilkan gas yang panas dan berkembang pesat. Atom-atom dalam gas ini menyerap energi yang dihasilkan dalam reaksi, menyebabkan elektronnya berpindah dari keadaan dasar stabil ke keadaan energi tereksitasi. Ketika elektron kembali ke keadaan dasarnya, mereka memancarkan energi dalam bentuk cahaya. Warna cahaya tergantung pada jenis elemen di bintang-bintang.