直接發光是最簡單的化學發光反應，有兩個關鍵步驟組成：即激發和輻射。如A、B兩種物質發生化學反應生成C物質，反應釋放的能量被C物質的分子吸收并躍遷至激發態C*，處于激發的C*在回到基態的過程中產生光輻射。這里C*是發光體，此過程中由于C直接參與反應，故稱直接化學發光。
間接發光又稱能量轉移化學發光，它主要由三個步驟組成：首先反應物A和B反應生成激發態中間體C*（能量給予體）；當C*分解時釋放出能量轉移給F（能量接受體），使F被激發而躍遷至激發態F*；最后，當F*躍遷回基態時，產生發光。
