Temperatura plamena se spreminja glede na snov, ki se zgoreva, in obseg, v katerem sta bila gorivo in oksidant predhodno mešana. Eden najnižjih je “varnostni plamen” Bunsenovega gorilnika, ki dokazuje, da je prižgan – približno 572 °F (300 °C), medtem ko je najbolj vroč ogljikov podnitrid, ki gori v čistem kisiku, s temperaturo 9,008 °F ( 4,987°C), skoraj tako vroča kot površina sonca. Jedrski “plamen”, ki segreva sonce, sploh ni kemični plamen, vendar ima izjemno visoko temperaturo – v sončnem jedru je ocenjena na več kot 23,400,000 °F (13,000,000 °C).
Ko sta gorivo in oksidant dobro premešana, je temperatura plamena višja, saj reakcija poteka hitreje in ustvarja več toplote. Ko se gorivo in oksidant pred zgorevanjem sploh ne mešata, reakcija poteka nepopolno, pri čemer se ustvari manj skupne toplote. To je značilno za kurjenje lesa, kjer vroči plini odnašajo nezgorele lesne delce.
Temperatura gorilnika je približno 2,372 °F (1,300 °C), sveče je 2,552 °F (1,400 °C), oksiacetilenskega gorilnika pa 5,432 °F (3,000 °C). Temperatura gorenja cianogena je na drugem mestu za ogljikovim subnitridom, pri več kot 8,180 °F (4,525 °C). V cianogenu in ogljikovem subnitridu je visoka temperatura posledica velikega števila razpoložljivih ogljikovih atomov – dva v prvem, štirje v drugem. Ker se ti ogljikovi atomi med procesom zgorevanja združujejo s kisikom, sprostijo odvečno energijo v obliki toplote.
Barva plamena je pogosto povezana z njegovo temperaturo, čeprav je pomembna tudi molekula, ki gori. Svetloba, ki izhaja samo iz temperature, se imenuje sevanje črnega telesa in se giblje od rdeče pri 1,000 K (približno 1,340 °F ali 727 °C) do oranžne/rumene pri 3,000 K (približno 4,940 °F ali 2,727 °C) do bele ali svetlo modre pri temperature nad 5,000 K (približno 8,540 °F ali 4,727 °C.