阻燃剂通过几种机制发挥其阻燃作用，例如吸热作用，.覆盖作用.链反应.不燃气窒息等。大部分阻燃剂都是通过多种机制共同作用来实现阻燃。
1.吸热作用
任何燃烧在短时间内释放的热量都是有限的。如果火源释放的一部分热量能够在短时间内吸收，火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面，将已经气化的可燃分子分解成自由基的热量就会降低，燃烧反应就会得到一定程度的降低。在高温条件下，阻燃剂发生强烈的吸热反应，吸收燃烧释放的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效生成可燃气体，防止燃烧蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机制是在达到热分解温度之前，通过提高聚合物的热容量来吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。这种阻燃剂充分发挥其在水蒸气中吸收大量热量的特性，提高其自身的阻燃能力。
2.覆盖作用
阻燃剂添加到可燃材料中后，阻燃剂可以在高温下形成玻璃状或稳定的泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热性。.隔氧.防止可燃气体向外流出，从而达到阻燃的目的。例如，当有机磷阻燃剂受热时，可以产生结构更稳定的交联固体或碳化层。碳化层的形成一方面可以防止聚合物进一步热解，另一方面可以防止内部热分解产生物进入气相参与燃烧过程。
3.链反应
根据燃烧链反应理论，保持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可以作用于气相燃烧区域，捕捉燃烧反应中的自由基，从而防止火焰传播，降低燃烧区域的火焰密度，蕞终降低燃烧反应速度，直到结束。如果含有卤制阻燃剂，其蒸发温度与聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也会同时挥发。此时，含卤制阻燃剂和热分解产物同时位于气相燃烧区域，卤素可以捕捉燃烧反应中的自由基，从而防止火焰传播，降低燃烧区域的火焰密度，蕞终止燃烧反应。
不燃气体窒息的作用
当阻燃剂加热时，不燃气体被分解，可燃气体的浓度被稀释到燃烧下限以下。同时，它还可以稀释燃烧区域的氧气浓度，防止燃烧继续进行，从而达到阻燃的效果。