自近代以来，燃烧问题一直是化学研究的一个核心问题。火和燃烧现象是自然界中极为常见的一种现象，许多化学过程都与之相关。特别是，只有通过燃烧才能从金属矿石中提炼出金属。人们注意到，在燃烧过程中总有火焰迸出。还注意到，木柴燃尽后的灰烬总比原先的木柴轻了许多。这很容易使人推测，在燃烧过程中有某种东西离开了燃烧物。由于燃烧完的灰烬不再容易燃烧，人们又推测所逃离的东西是某种易燃的东西。这是燃素说的基本思路。那种假想的在燃烧过程中逃离的易燃的东西，后来就被称为燃素。
17世纪的化学家大都发现了空气对于燃烧的必要性，但是易燃物在燃烧过程中逃离的想法仍然没有改变。燃素说倒是被进一步理论化、系统化。因为随着实用化学的发展，人们越来越相信，燃烧过程是一种分解过程，而不是一种化合过程。
燃素理论的提出首先应追溯到德国化学家贝歇尔。在发表于1669年的《地下物理学》一书中，他提出了三种土元素之分：玻璃状土、油状土、流质土。他认为，自然界所有化合物之所以不同，均在于所含有的土各不相同。实际上，他的三种土元素的划分与帕拉塞尔苏斯的盐、硫、汞三元素说是一一对应的，没有多少新鲜东西。有意义的只是，他提出在有机物燃烧过程中，其中所包含的油状土很快逸出，只有玻璃状土留下来。这种说法被他的学生斯塔尔加以发挥，提出了系统的燃素说。
燃素（phlogiston，来自希腊文，意为使火开始）一词早就出现过，但经过斯塔尔的解说才流行开来。斯塔尔受原子论的影响，并在原子论基础上建立了他的元素概念。他把贝歇尔的油状土叫作“燃素”。他主张，易燃物之所以易燃是因为含有较多的燃素，灰烬不能燃烧是因为其中不含有燃素。在燃烧过程中，被烧物体中的燃素被空气吸收。空气只起单纯的助燃作用，主要用途是带走燃素。
燃素理论确实解释了当时已知的许多化学现象。对今日被称为氧化—还原反应的各类化学过程，燃素说均做出了自洽但与今日理论完全相反的解释。凡是氧化过程，斯塔尔均认为是燃素逸出的过程。在燃素说的概念框架内，斯塔尔还认识到，金属生锈与木材燃烧是同一类化学过程，它们都是失去燃素的过程。必须看到，燃素说确实是化学史上第一个将各种化学现象统一起来的化学原理。它虽然是错误的，却引导化学走向更广阔的领域。
燃素说有一个明显的局限，那就是难以回答燃素是否有重量。有机物在燃烧完后重量一般大大减少，而金属生锈后重量却往往增加。如果它们都伴随着燃素的逃离，那么燃素究竟有没有重量，如果有，是正重量还是负重量。对这一难以解释的问题，斯塔尔并未在意，因为他头脑里的定量观念还很淡薄。之后许多人力图对此加以解释，但均无太大影响。在没有一个更有力的理论取代燃素说之前，它依然被大多数化学家接受，因为它确实比较好地解释了众多的化学现象。
