Die vollständige Verbrennung von Kerzenwachs führt zur Bildung von Hitze, Licht, Kohlendioxid und Wasser. Ruß und Rauch bilden sich auch dann, wenn das Kerzenwachs nicht vollständig verbrennt.
Kerzenwachs besteht hauptsächlich aus verbundenen Ketten von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, die als Kohlenwasserstoffmoleküle bekannt sind. Sobald eine Kerze angezündet ist, schmilzt die Hitze der Flamme das Wachs, das den Docht umgibt, und verwandelt es in eine Flüssigkeit, die dann durch Kapillarwirkung den Docht hinauf bewegt. Die Hitze der Flamme verdampft das flüssige Wachs, was zum Zerfall von Kohlenwasserstoffmolekülen in einzelne Wasserstoff- und Kohlenstoffmoleküle führt. Die Kohlenstoff- und Wasserstoffmoleküle reagieren mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft zu Kohlendioxid, Wasser, Wärme und Licht. Die Hitze strahlt zurück zum Wachs und schmilzt es, um einen Kreislauf zu bilden, der so lange andauert, bis die Hitze beseitigt oder das Wachs aufgebraucht ist.
Wenn eine Kerzenflamme zu wenig oder zu viel Luft oder Brennstoff erhält, flackert sie, wodurch unverbrannte Kohlenstoffmoleküle aus der Flamme entweichen, bevor sie vollständig verbrennen können. Die winzigen Partikel fester, unverbrannter Kohlenstoffmoleküle entweichen als Rauch aus der Flamme. Ein schwarzer Fleck bildet sich, wenn die Kohlenstoffmoleküle mit einer nahegelegenen Wand oder an der Decke über der Kerze in Kontakt kommen.
