化学炎プロセスでは，H₂-O₂ や C_xH_y-O₂ 系などによる火炎の中に金属化合物の蒸気を供給して，反応を起こし微粒子を製造する方法で，カーボンブラック，酸化チタン粒子の製造によく用いられている。このプロセスでは，1300 K から2000 K の比較的高い温度が達成され，酸化から還元反応条件下で，供給燃料は ms オーダーで反応する。その結果，急激に反応生成物のモノマーが形成され，均一核生成により多量の粒子が生成される。その後冷却とともに凝集体が形成されるが，鎖状凝集粒子が生成されることが多い。すす，カーボンブラック，SiO₂ 粒子は固体粒子の粘性が非常に高いので，衝突後の合体が非常にゆっくりとなり，凝集体が形成される。
　粒子のサイズおよび形状のほかに，結晶構造も制御される。たとえば，TiO₂ 粒子では，アナターゼ型よりも高い屈折率のルチル型が望まれ，この製造に適した反応炉温度などが選択される。