1)當含有機物 CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發生裂解反應產生自由基 ：
CnHm ──→ · CH
(2)產生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發態原子氧或分子氧發生如下反應：
· CH + O ──→CHO+ + e
(3)生成的正離子CHO+ 與火焰中大量水分子碰撞而發生分子離子反應：
CHO+ + H2O ──→H3O+ + CO
(4)化學電離產生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產生微電流（約10-6～10-14A）；
(5) 在一定范圍內，微電流的大小與進入離子室的被測組分質量成正比，所以氫焰檢測器是質量型檢測器。
(6) 組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離。
(7)離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質量成正比的色譜流出曲線