自有人类以来就有燃烧现象，但对燃烧的认识却晚得多，至于有关燃烧的学说则更晚一些。我国古代的“五行说”的“金、木、水、火、土”中有火；古希腊“四元论”的“水、土、火、气”中有火；古印度“四大说”的“地、水、火、风”中也有火。这些学说的建立者都认为火是构成万物本源的一种元素。人们所以对火如此重视，因为很多物质燃烧时能产生火焰，有些物质燃烧后留下了少量的灰烬，其重量比原来的物质轻得多，似乎表明了在燃烧时损耗了一些东西；有些金属燃烧后所得到的物质却比原来的金属重些，这些现象应该怎样解释呢？有的人把火看成热和干两种原性的化身；有的炼金术士和经院哲学家把火看成从物体中出来的神秘东西。英国化学家波义耳坚决反对这两种说法。他认为火应该是一种实实在在的，由具有重量的“火微粒”所构成的物质元素。植物燃烧时它的极大部分变成火素散失到空间，只留下同原物质本来具有的微不足道的灰烬。他把铜、铁、铅、锡等金属置密闭的器中煅烧，其结果都是重量增加。他认为这些都是金属燃烧时与火微粒结合变成比金属更重的灰烬。由于波义耳只注意密闭器中金属重量增加的一面，而忽视了考察与金属密切接触的空气是否也发生了什么变化。为了说明这些现象，于是他提出了一个“火微粒”的概念。由于他在实验上观察的片面性，未能正确揭示燃烧现象的真实本质。
其后研究燃料现象比较突出的德国化学家施塔尔（Sathl G.E.1660-1734）。他出生于德国的安斯巴赫，1684年获得耶拿大学医学学士学位，1694年任哈雷大学医学和化学教授，1716年任柏林普鲁士王的御医。他研究了燃烧中的各种现象和各家观点之后，于1703年系统地阐述了他提出的燃素学说。施塔尔认为，燃素充塞于天地之间，植物能从空气中吸收燃素，动物又从植物中取得燃素，所以动植物中都含有大量的燃素。一切与燃烧有关的化学变化，都是由于物体吸收燃素和释放燃素的过程。如金属燃烧时，便有燃素逸出，金属就变成金属灰，可见金属比金属灰含有更多的复杂成分。如果金属灰与燃素重新结合，就会再变成金属。木炭、烟炱、油脂都是从植物中来的，植物又在空气中吸收了燃素，因此它们都是富有燃素的物质。如果把木炭与金属灰一起燃烧，金属灰就可以吸收木炭的燃素，使金属灰再变成金属。这样燃素学说不仅可以解释许多燃烧现象，同时可以解释冶金中的许多化学变化。不仅如此，当时还用燃素学说解释许多非燃烧的化学变化。如金属溶解于酸中，理解为酸夺取了金属中的燃素。铁置换溶液中的铜，理解为铁中的燃素转移到铜的缘故。燃素不仅是燃烧的要素，还是金属的性质，物体的颜色、气味等的根源。
燃素学说在当时几乎用来解释所有的化学现象，因而获得了许多化学家的赞同与支持，从而取代了炼金术家在化学上的统治地位。燃素学说是历史的必然产物，而且在化学发展史上起了积极的作用。其功绩主要在于把化学现象作了比较统一的解释，因而在化学研究领域起着支配作用长达一百年。由于燃素学说没有确切的科学依据，是从化学现象中臆造的一种实际上不存在的燃素，因而经不起化学发展的长期检验。随着科学的发展，它的问题也暴露出来了。金属燃烧增加重量与有机物燃烧减轻重量这两种矛盾现象，燃素学说尽管臆造了一些“正重量”和“负重量”来解释，仍不能自圆其说，更不能找到科学事实证明燃素的存在。由于对化学现象的解释没有科学的真实性，因而逐渐成为化学发展的障碍。１８世纪人们发现了氧气，揭示了燃烧现象的本质，燃素学说也就为人们所抛弃了。