Fotometrele cu flacără funcționează prin separarea unei probe chimice în atomii și moleculele sale constituente și apoi analizând culorile emise de substanțele chimice pe măsură ce absorb și apoi eliberează energia. Fotometrele cu flacără sunt utilizate cel mai frecvent în chimia anorganică ca o modalitate de detectare și identificare a compușilor prezenți în sărurile metalice.
Unele dintre fotometrele obișnuite de detectare a flacarilor chimice includ sodiu, potasiu, litiu, calciu și bariu. Fotometrele cu flacără folosesc o flacără care combină gazele naturale cu oxigenul. Deoarece fotometrele cu flacără utilizează o flacără cu temperatură relativ scăzută, ele sunt adecvate numai pentru investigarea substanțelor care se ionizează ușor. Fotometrele de flacără excelează la detectarea și investigarea metalelor alcaline pământești.
Fotometrele cu flacără au o mare varietate de aplicații și sunt utilizate în medii clinice, de laborator și de mediu. Puritatea probelor este un aspect important al utilizării unui fotometru cu flacără. De obicei, lucrătorii de laborator calibrează fotometrele de flacără înainte de a începe analiza unei probe chimice. Pentru a face acest lucru, lucrătorii folosesc o serie de substanțe chimice denumite "soluții standard", pentru care rezultatele cunoscute sunt deja cunoscute. Prin testarea acestor soluții standard, lucrătorul de laborator poate efectua ajustări fine ale dispozitivului pentru a se asigura că rezultatele testului sunt valide. Multe cursuri de chimie colegiu educa elevii în utilizarea fotometrelor de flacără.