Os fogos de artifício são, basicamente, um dispositivo que fica envolvido em um cartucho de papel (em geral, em forma de cilindro). Na parte inferior do cartucho fica o propelente - a carga explosiva que leva os fogos para o alto. Na parte superior fica a 'bomba', com pequenos pacotinhos de sais responsáveis pelas diferentes cores e efeitos que surgem nas explosões. Há dois pavios, um para o propelente, que queima mais rápido, e outro para a bomba, que é mais demorado para que exploda somente no céu.
O propelente mais utilizado é a pólvora negra, uma mistura de nitrato de potássio (KNO3), enxofre e carvão. Esse tipo de pólvora foi descoberto pelos chineses há mais de 2.200 anos e era usado para espantar maus espíritos através de seu barulho e brilho. Outro propelente comum é o altamente explosivo perclorato de potássio (KCLO4), que é misturado com a pólvora.
A disposição dos pacotes de sais na bomba causa os diferentes desenhos que se formam na hora da explosão. Já para conseguir as cores variadas, as bombas são compostas por elementos químicos específicos (veja tabela). Na hora em que a pólvora explode, a energia produzida excita os elétrons dos átomos desses elementos. Em outras palavras, os elétrons 'saltam' de níveis de menor energia (mais próximos do núcleo) para níveis de maior energia (mais distantes). Quando retornam aos níveis de menor energia, liberam a energia que absorveram em forma de luz colorida.