阻燃剂的作用机理是比较复杂的，包含有各种因素，但阻燃剂的作用不外乎通过物理途径和化学途径来达到切断燃烧循环的目的。关于阻燃剂的作用机理，现在还有很多地方不清楚，但就目前已发表的观点，可以归纳为以下几个方面。
(1)阻燃剂分解产物的脱水作用使有机物碳化塑料的燃烧是分解燃烧，而通常单质礙不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧。因此，如能使塑料的热分解迅速进行，不停留在可燃性物质阶段而一直分解到碳为止，就能防止燃烧。例如，用磷酸盐或重金属盐的水溶液浸渍过的纤维素。干燥后在加热时只碳化变焦，难以引起产生火焰的燃烧。这是由于磷酸 盐引起了纤维素的脱水反应，从而促进了単质碳的生成。
当有机磷化合物暴露于火焰中时，会发生如下的分解反应：
有机磷化合物一磷酸一偏磷酸一聚偏磷酸
最终生成的聚偏磷酸是非常强的脱水剂，能促进有机化合物碳化，所产生的炭黑膜起了阻燃的作用。
(2)阻燃剂分解形成不挥发性的保护膜阻燃剂在树脂燃烧的温度下分解，其分解产物形成不挥发性的保护膜覆盖在树脂的表面上，从而把空气隔绝达到阻燃的目的。在使用硼砂-硼酸混合物和囱化磷作为阻燃剂时就是这种情况。
卤化磷(R4PX)受热分解生成磷和烷基卤化物(RX)。磷很容易被氧化生成磷氧化合物(R3PO)，再进一歩分解生成聚磷酸盐玻璃体。此连续的玻璃体形成一层保护膜。覆盖在聚合物表面把氧隔绝，而发挥其阻燃效果。
(3)阻燃剂分解产物将自由基链反应切断塑料燃烧时分解为炷，炷在高温下进一步氧化分解产生HO-自由基，HO·自由基的链反应使姪的火焰燃烧持续进行下去。在聚合物的燃烧过程中，姪的火焰燃烧是最重要的，因此如能将H0・自由基的链反应切断就能有效地防止火焰燃烧。
烃的燃烧过程是很复杂的。HO·自由基具有很高的能量。反应速度非常快。所以，燃烧的程度由HO·自由基的增殖程度而定。
当有含卤阻燃剂存在时，则含卤阻燃剂在高温下会分解产生卤化氢，而卤化氢能把燃烧过程中生成的高能量的HO·自由基捕获，转变成低能量的X·自由基和水。同时X·自由基与烃反应再生成为HX。如此循环下去，于是将HO·自由基的链反应切断。聚合物热分解产生的氢通过上述途径变成了水，仅留下炭黑变成了黑烟，结果使烃的火焰燃烧熄灭。
(4)自由基引发、氧化锋与含卤阻燃剂的协同作用把脂肪族含溟阻燃剂与过氧化：异両革等自由基引发剂并用，可以产生非常强的阻燃效果，这是由于在热的作用下过氧化物等自由基引发剂促进了Br-自由基的产生，从而使燃烧过程中产生的HO·自由基迅速消失的缘故。
聚苯乙烯单用含卤阻燃剂时，需要10％〜15%的Cl或4%〜5%的Br才能达到难燃的口的;如果和自由基引发剂并用。则仅需4%〜8%的C1或0.5%〜3%的Br就可以了。
氧化锑(Sb2O3)作为阻燃剂单独使用时效果很差，但与卤化物并用时却有优良的效果，其主要原因是在高温下生成了卤化锑。
SbCl3(沸点223℃)和SbBr3沸点288℃都是沸点较高的挥发性物质，因而能较长时间地留在燃烧区域中。卤化锑在液、固相中能促进聚合物。阻燃剂体系脱卤化氢和聚合物表面碳化。同时在气相中又能捕获HO·自由基。所以，氧化锑与含卤阻燃剂并用是最广泛使用的阻燃配方。
(1) 燃烧热的分散和可燃性物质的稀释
氢氧化铝就是具备这种功能的阻燃剂之。它的阻燃性不强，因此添加的份量高达40〜60份，兼作填充剂。在塑料燃烧时，氢氧化铝会发生分解，同时吸收大量的热。
由于燃烧热被大置吸收，降低了聚合物的温度，从而减缓了分解蒸发和燃烧。氢氧化铝是不燃的，当以40〜60份的量填充到聚含物中时，等于将可燃性聚合物“稀释”。从而提高了难燃性。
另一方面在聚合物热分解产生可燃性气体的同时，如果聚合物-阻燃剂体系能分解产生H2O、HCl、NBr、CO2、NH3、N2等不燃性气体，就能在一定程度上将可燃性气体稀释，达到阻燃效果。阻燃剂的作用实际上是上述各种因素综合在一起的一个很复杂的过程。
