火焰温度，通常指燃料与空气比例最适宜、混合及燃烧完全部位的最高温度，或指火焰高温部位的平均温度。火焰温度的影响因素很多，主要有空燃比、 初始温度和初始压力。火焰温度是火焰的主要特性之一。它对火焰中化合物的形成和解离，从而对待测元素的原子化有着重大的影响。
在火焰中，一方面由于燃烧反应要产生热量，另一方面由于火焰中化合物的解离，以及为了将火焰中存在的平衡混合物提高到火焰温度需要消耗热量，火焰的温度就是由火焰中这二者之间的热量平衡来决定的。当火焰处于热平衡状态时，温度就可用来表征火焰的真实能量。
火焰温度，可用实验方法测定。测量火焰温度的方法总的可分为两大类，即测温测量法和光学测量法。测温测量法是要引入一个测温体，比如引入一根金属丝或热电偶到火焰内欲测量的区域，当测温体和火焰热气体的温度达到平衡之后，由测温体金属丝的电阻变化或热电偶接点上产生的热电压来测量温度。由于热导和辐射损失，用这种方法测得的温度较实际火焰温度偏低，而且这种方法只适用于热平衡的场合。由于受到测温体熔点的限制，用这种方法所能测量的最高温度也就是在3000c左右。
光学测量法中，最常用的是钠线自蚀法。该法是先将钠盐引入火焰，用看谱镜对着发亮的背景连续光源进行观测，当连续光源比火焰温度高，则钠D线以吸收黑线出现在背景上，反之，当连续光源比火焰温度低时，则钠D线以亮线出现在背景上，当连续光源和火焰温度相同时，达到自蚀点。自蚀点的温度可用记录连续光源标准钨丝灯的灯电流的方法来确定。标准钨丝灯光源用光学高温计校准。用标准钨丝灯作连续光源能可靠地测量高达2600°K的火焰温度。要测量更高的火焰温度，在寻求合适的光源方面遇到了困难。钠线自蚀法测量的是有效的电子激发温度。这种方法不能用于高度发亮的火焰，因为这种火焰的发射系数和钠D线的发射系数相近，由于缺乏谱线和连续背景的明晰对比，检测灵敏度不佳。
亦可用测定谱线的相对发射强度的方法来测量火焰温度。选择具有已知不同激发电位E1和E2以及跃迁几率A1和A2的同一元素的两条谱线，它们的强度，按照玻尔兹曼分布定律，分别为只要测定了谱线相对强度，就可以计算出温度T值。
这方法的优点是不需要比较光源，困难是在于得到准确的跃迁几率值和准确地测定谱线的相对强度。由于自吸收，不能选用共振线。
也可用测定相对原子吸收强度的方法来测量火焰温度。
当燃烧释放出的热量全部用来加热气态产物时，产物的温度就是绝热火焰温度。实际燃烧过程中的温度要取决于释热和散热两个方面。绝热火焰温度虽然没有考虑热损失，但它是衡量可燃物特征的一个尺度，对火焰传播特性等也有影响。因此，绝热火焰温度在许多燃烧问题中常被看作是一个相当重要的热力学量。某些文献给出的定义是：在一个孤立系统中的放热反应，如使混合物从一个规定的初始压力和初始温度经过定压且绝热的过程达到化学平衡，系统达到的最终温度称为绝热火焰温度T。由于没考虑热损失，又称“理论火焰温度”；由于与有热损失的各种情况比较，这时达到的温度将是最高的，故又称“最高燃烧温度”。不过这一定义并未考虑空气和燃料的比例和惰性添加剂的影响，所以并不代表在最佳空燃比下所能达到的最高温度。