Η θερμοκρασία της φλόγας ποικίλλει ανάλογα με την ουσία που καίγεται και την έκταση στην οποία το καύσιμο και το οξειδωτικό έχουν προαναμιχθεί. Μία από τις χαμηλότερες είναι η «φλόγα ασφαλείας» ενός καυστήρα Bunsen, για να αποδειχθεί ότι είναι αναμμένη — περίπου 572°F (300°C), ενώ η πιο καυτή είναι το υπονιτρίδιο του άνθρακα που καίγεται σε καθαρό οξυγόνο, με θερμοκρασία 9,008°F ( 4,987°C), σχεδόν τόσο ζεστό όσο η επιφάνεια του ήλιου. Η πυρηνική «φλόγα» που θερμαίνει τον ήλιο δεν είναι καθόλου χημική φλόγα, αλλά έχει εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία — στον πυρήνα του ήλιου, υπολογίζεται σε πάνω από 23,400,000°F (13,000,000°C).
Όταν το καύσιμο και το οξειδωτικό αναμειγνύονται καλά, η θερμοκρασία της φλόγας είναι υψηλότερη, καθώς η αντίδραση προχωρά πιο γρήγορα και παράγει περισσότερη θερμότητα. Όταν το καύσιμο και το οξειδωτικό δεν αναμειγνύονται καθόλου πριν από την καύση, η αντίδραση λαμβάνει χώρα ατελώς, παράγοντας λιγότερη συνολική θερμότητα. Αυτό είναι χαρακτηριστικό στην περίπτωση της καύσης ξύλου, όπου τα θερμά αέρια απομακρύνουν τα άκαυστα σωματίδια ξύλου.
Η θερμοκρασία ενός πυρσού είναι περίπου 2,372 °F (1,300 °C), ενός κεριού είναι 2,552 °F (1,400 °C) και ενός φακού οξυακετυλενίου είναι 5,432 °F (3,000 °C). Το κυανογόνο που καίει τη θερμοκρασία είναι το δεύτερο μόνο μετά το υπονιτρίδιο του άνθρακα, σε πάνω από 8,180°F (4,525°C). Στο κυανογόνο και το υπονιτρίδιο του άνθρακα, η υψηλή θερμοκρασία προέρχεται από τον μεγάλο αριθμό διαθέσιμων ατόμων άνθρακα — δύο στο πρώτο, τέσσερα στο δεύτερο. Καθώς αυτά τα άτομα άνθρακα ενώνονται με το οξυγόνο κατά τη διαδικασία της καύσης, απελευθερώνουν την περίσσεια ενέργειας με τη μορφή θερμότητας.
Το χρώμα μιας φλόγας σχετίζεται συχνά με τη θερμοκρασία της, αν και το μόριο που καίγεται είναι επίσης σχετικό. Το φως που προκύπτει μόνο από τη θερμοκρασία ονομάζεται ακτινοβολία μαύρου σώματος και κυμαίνεται από κόκκινο στους 1,000 K (περίπου 1,340°F ή 727°C) έως πορτοκαλί/κίτρινο στους 3,000 K (περίπου 4,940°F ή 2,727°C) έως λευκό ή ανοιχτό μπλε σε θερμοκρασίες άνω των 5,000 Κ (περίπου 8,540°F ή 4,727°C.