testissä alkuaineesta tai yhdisteestä otetaan näyte kuumaan, ei-valovoimaiseen liekkiin ja tarkkaillaan siitä aiheutuvaa liekin väriä. Testin ideana on, että näyteatomit haihtuvat ja koska ne ovat kuumia, ne säteilevät valoa ollessaan liekeissä. Irtonäyte säteilee myös valoa, mutta sen valo ei kelpaa analysoitavaksi. Kokoomanäyte säteilee valoa pääasiassa elektronien liikkeen vuoksi, joten sen spektri on laaja ja koostuu laajasta värivalikoimasta. Liekissä olevan näytteen erilliset atomit voivat säteillä vain elektronisten siirtymien vuoksi eri atomienergiatasojen välillä. Nämä siirtymät lähettävät valoa hyvin spesifisillä taajuuksilla, jotka ovat ominaisia itse alkuaineelle. Siksi liekki saa värin, joka määräytyy ensisijaisesti liekkiin laitettavan aineen alkuaineen atomienergiakuorien ominaisuuksien perusteella. Liekkikoe on suhteellisen helppo kokeilu, ja siksi sitä usein demonstroidaan tai toteutetaan koulujen tiedeluokilla.

näytteitä pidetään yleensä platinalangalla, joka puhdistetaan toistuvasti suolahapolla aiempien analyyttien jäämien poistamiseksi. Yhdisteestä tehdään yleensä tahna, jossa on väkevää suolahappoa, koska metallihalidit, jotka ovat haihtuvia, antavat parempia tuloksia. Eri liekkejä kannattaa yrittää välttää vääriä tietoja ”saastuneiden” liekkien takia tai joskus tarkistaa värin oikeellisuus. Lukion kemian kursseilla käytetään joskus puisia lastoja, lähinnä siksi, että niihin voidaan kuivata ratkaisuja, ja ne ovat edullisia. Myös Nichrome-lankaa käytetään joskus. Lastaa käytettäessä on varottava heiluttamasta lastaa liekin läpi sen sijaan, että sitä pidettäisiin liekeissä pitkiä aikoja, jottei itse lastaa sytytettäisi tuleen. Myös pumpulipuikon tai melamiinivaahdon (jota käytetään” pyyhekumeissa ” pesusienissä) käyttöä tukena on ehdotettu.

natrium on monissa yhdisteissä yleinen komponentti tai vieras aine, ja sen spektri pyrkii dominoimaan muita. Testiliekkiä katsotaan usein koboltinsinisen lasin läpi, jotta natriumin keltainen suodattuisi ja muut metalli-ionit näkyisivät helpommin.