矿物阻燃剂属于阻燃的吸热冷却机理，具有独特的气相/凝聚相活性。具体而言，在火灾条件下，矿物填料在受热时会吸热分解。这冷却了凝聚相，从而减缓了聚合物的热分解。此外，矿物填料的分解产物是不可燃的，因此热分解留下的残留物（通常是金属氧化物）稀释了可用的聚合物燃料总量（冷凝相），并释放不可燃气体来自矿物填料的燃料有助于稀释气相中可用于点火的燃料。
目前用作阻燃剂的最常用的矿物填料是金属氢氧化物和金属碳酸盐。这些材料中的一些是合成的，而另一些则被开采和提炼以用作阻燃添加剂。不是任何金属碳酸盐或金属氢氧化物都可以用作阻燃剂；氢氧化物或碳酸盐需要能够在升高的温度下释放其水或二氧化碳，但不能太高以至于聚合物在矿物填料活化之前分解。因此，在 180 至 400 摄氏度之间分解的氢氧化物和碳酸盐往往是当今唯一用作阻燃添加剂的材料。对于氢氧化物，这包括广泛使用的铝 (Al(OH)3) 和镁 (Mg(OH)2) 氢氧化物。氢氧化铝通常被称为“三水合氧化铝”（Al2O3 3H2O），因为水在氧化铝表面水合，而不是由 Al-OH 键主导，但净化学计量是名称，因此这些结构可互换用于阻燃剂化学讨论。对于碳酸盐，有时使用碳酸镁，尽管碳酸钙也与其他填料（有机硅）和活化材料结合使用，作为电线电缆化合物的阻燃剂。碳酸镁也以稍微不同的形式使用，称为水菱镁矿，它可以在较低温度下释放水和二氧化碳。矿物填料通常不与增效剂一起使用，但在某些情况下与其他阻燃剂结合使用以减少烟雾释放。下面显示了这些主要矿物填料类别的一些一般机理。
无论如何，它们是一种经过验证的技术，并且被认为是非常环保的。此外，在火灾条件下，它们往往会大大降低烟雾并减少总体有毒气体排放，因为矿物填料正在用不易燃的无机物质代替易燃聚合物燃料。这些填料也往往相当便宜，并且可以很容易地涂上表面活性剂，使它们更容易在聚合物中使用。然而，这些材料有两个主要缺点。首先是它们的防火性能有限。具体来说，一旦足够的热量消耗了所有的矿物填料并且所有的水/二氧化碳都被释放出来，留下的金属氧化物不会对聚合物提供额外的保护。因此，矿物填料可以延迟点火并减缓初始火焰生长，但如果施加足够的恒定外部热量，它不能完全阻止它。
另一个缺点是，为了使矿物填料有效，需要大量的矿物填料来阻燃塑料，这通常以牺牲聚合物的机械性能为代价。例如，用矿物填料阻燃的聚烯烃电线和电缆化合物通常具有 50 至 70-wt.% 的负载量，以达到可接受的规定防火性能。这对于柔性电线和电缆护套来说可能是可以接受的，因为它在使用中会变得更硬并且仍然可以接受销售，但它不适用于需要更高水平的机械耐用性的计算机外壳或电路板，而高水平的矿物填料会影响性能。因此，矿物填料仅对少数几种聚合物类别（即聚烯烃、橡胶和可以承受高负载水平的聚合物材料）有一些实用性限制。实际上，可以将具有矿物填料的阻燃系统归类为具有聚合物粘合剂的陶瓷复合材料，而不是填充聚合物系统。这种阻燃剂没有反应型，因此这些材料是严格的普通添加剂。