炉扉が閉じられると、内部では主バーナーから強力な火炎が噴射されます。火葬炉の内部温度は、点火直後の常温から一気に急上昇し、通常は800℃から1200℃という極めて高い温度域で制御されます。この温度設定は、厚生労働省のガイドラインに基づき、ダイオキシン類の発生を極限まで抑えるために厳格に保たれています。
燃焼プロセスは段階的に進行します。最初に棺の木材や副葬品が燃え上がり、続いてご遺体が炎に包まれます。主燃焼室の中では、バーナーの直火だけでなく、炉壁からの強力な輻射熱（ふくしゃねつ）が加わり、全身が均一に熱分解されていきます。かつては遺体が動くといった俗説もありましたが、これは高熱によって筋肉のタンパク質が収縮・凝固する自然な物理現象（熱収縮）であり、現在の最新炉では風圧やバーナー位置の緻密な設計によって、外見上の大きな動きはほとんど生じません。
現在の火葬場の構造は、ご遺体を焼き上げる「主燃焼室」の真上または後方に、必ず「再燃焼室（二次燃焼室）」を備えています。主燃焼室で発生した未燃焼ガスや微粒子は、再燃焼室内で約850℃以上の高温で2秒以上再加熱されます。これにより、煙や異臭の成分、有害物質が完全に分解され、煙突から排出される排気はほぼ無色透明で無臭の状態に保たれる仕組みです。
