Chemisch gesehen besteht Holz aus den brennbaren Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff. Diese Zusammensetzung deutet auf einen umweltfreundlichen Brennstoff hin, zumal umweltkritische Elemente wie Schwefel, Chlor oder Schwermetalle praktisch fehlen.
Bei der Verbrennung müssten in erster Linie Wasser H2O (dampfförmig) und Kohlendioxid CO2 entstehen. Die Erfahrung lehrt jedoch, dass ein Holzfeuer unter Umständen auch andere schädliche Stoffe ausstoßen kann, erkennbar am Qualm und am Geruch. Ursache ist stets eine nicht vollständige Verbrennung der Holzgase, wofür verantwortlich sein kann:

• eine zu niedrige Verbrennungstemperatur, zum Beispiel wegen feuchtem Holz,

• eine für die vollständige Verbrennung unzureichende Luftzufuhr,

• Holzentgasung geht auch ohne Flammenbildung weiter (Schwelbrand)

• ein nicht geeigneter Ofen.

Die Skala der dann entstehenden Substanzen reicht von Kohlenmonoxid, Essigsäure, Phenolen, Methanol, Formaldehyd, weiteren Kohlenwasserstoffen bis hin zu Ruß und Teer. Diese Stoffe sind teils harmlos, wie Kohlendioxid und Wasserdampf, teils giftig wie Kohlenmonoxid und Methanol, oder sie gelten als krebserregend wie manche aromatischen Kohlenwasserstoffe.