磷系阻燃劑阻燃纖維素纖維時，在較低溫度下分解出磷酸，隨著溫度升高生成偏磷酸，隨后縮合成聚磷酸。它的強烈脫水作用促使纖維素碳化，抑制了可燃性纖維素裂解物的生成，從而達到阻燃效果。磷化合物也能阻止碳被氧化為二氧化碳，因而可降低氧化釋熱量。

 在硬質聚氨酯泡沫塑料中，磷阻燃劑能促進成碳作用，還能在火焰中以氣相阻燃。但在軟質聚氨酯泡沫塑料中，只能形成少量碳，不足以隔熱隔氧。在PET中，磷阻燃劑可以使PET燃燒后延續揮發性可燃物逸出，進而與PET發生酸催化變軟，從而促使成碳。

 為了有效發揮磷阻燃劑的成碳作用，一個重要方法是使之與氫化合物結合。某些氮化合物能增強磷化合物對纖維素的阻燃作用，因為這兩種化合物反應生成了含P-N鍵的物質，它比磷化合物有更強的阻燃作用。磷氮系的氮化合物能加強磷的氧化，且能釋放氨等惰性氣體，起到隔氧作用。