直接燃烧亦称为直接火焰燃烧。由于废气本身含有较高浓度的可燃组分，它可以直接在空气中燃烧，使有害物质在高温作用下分解为无害物质；本法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气。
直接燃烧设备包括一般的燃烧炉、窑，或通过某种装置将废气导入锅炉作为燃料气进行燃烧，不适合处理低浓度气体。在石油炼制厂及石油化工厂，火炬常常作为产气装置及反应尾气装置在开、停工及事故处理时的安全措施，但由于物料平衡、生产管理和回收设备不完善等原因，有时也将加工油气和燃料气体排放至火炬进行燃烧。火炬燃烧不仅产生了大量有害气体、烟尘及热辐射而危害环境，而且造成有用燃料气的大量损失，因此应尽量减少和预防火炬燃烧。
