溴系和氯系阻燃劑主要在氣相中反應，釋放出溴、氯等低能自由基。通過抑制成焰自由基鏈式反應，低能自由基取代高能自由基(氫自由基和羥基自由基)。由于阻止或顯著減少了能量釋放，避免或大大減緩了燃燒過程④和⑤，防止了火災的發生或發展。

這些阻燃劑的有效性取決于其中包含的溴原子或氯原子的數量以及釋放的溴原子或氯原子的溫度范圍。例如，氯在比溴更寬的溫度范圍內釋放，從而降低其在燃燒區的濃度。

在溴化或氯化阻燃劑中加入金屬化合物(如氧化鋅或氧化銻)，會形成一種過渡物質，即所謂的金屬鹵化物，產生協同效應，提高阻燃劑的效率。例如三氧化二銻(Sb2O3)本身沒有阻燃性，但通過形成鹵氧化物(如氯氧化銻SbOCl)，可以有效增強氯化和溴化阻燃劑的效果。三氧化二銻作為催化劑，促進氯化和溴化阻燃劑分解成活性分子。