阻燃劑通過幾種機制發揮其阻燃作用，例如吸熱作用，.覆蓋作用.鏈反應.不燃氣窒息等。大部分阻燃劑都是通過多種機制共同作用來實現阻燃。
1.吸熱作用
任何燃燒在短時間內釋放的熱量都是有限的。如果火源釋放的一部分熱量能夠在短時間內吸收，火焰溫度就會降低，輻射到燃燒表面，將已經氣化的可燃分子分解成自由基的熱量就會降低，燃燒反應就會得到一定程度的降低。在高溫條件下，阻燃劑發生強烈的吸熱反應，吸收燃燒釋放的部分熱量，降低可燃物表面的溫度，有效生成可燃氣體，防止燃燒蔓延。Al(OH)3阻燃劑的阻燃機制是在達到熱分解溫度之前，通過提高聚合物的熱容量來吸收更多的熱量，從而提高其阻燃性能。這種阻燃劑充分發揮其在水蒸氣中吸收大量熱量的特性，提高其自身的阻燃能力。
2.覆蓋作用
阻燃劑添加到可燃材料中后，阻燃劑可以在高溫下形成玻璃狀或穩定的泡沫覆蓋層，隔絕氧氣，具有隔熱性。.隔氧.防止可燃氣體向外流出，從而達到阻燃的目的。例如，當有機磷阻燃劑受熱時，可以產生結構更穩定的交聯固體或碳化層。碳化層的形成一方面可以防止聚合物進一步熱解，另一方面可以防止內部熱分解產生物進入氣相參與燃燒過程。
3.鏈反應
根據燃燒鏈反應理論，保持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可以作用于氣相燃燒區域，捕捉燃燒反應中的自由基，從而防止火焰傳播，降低燃燒區域的火焰密度，蕞終降低燃燒反應速度，直到結束。如果含有鹵制阻燃劑，其蒸發溫度與聚合物分解溫度相同或相近，當聚合物受熱分解時，阻燃劑也會同時揮發。此時，含鹵制阻燃劑和熱分解產物同時位于氣相燃燒區域，鹵素可以捕捉燃燒反應中的自由基，從而防止火焰傳播，降低燃燒區域的火焰密度，蕞終止燃燒反應。
不燃氣體窒息的作用
當阻燃劑加熱時，不燃氣體被分解，可燃氣體的濃度被稀釋到燃燒下限以下。同時，它還可以稀釋燃燒區域的氧氣濃度，防止燃燒繼續進行，從而達到阻燃的效果。