火炬的內燃系統是在火炬內部安裝壹套設備，使火炬被點燃後能在壹定範圍的復雜環境下保持燃燒壹段時間，並完成接力傳遞。首先要解決的是燃料。丙烷被選為北京奧運會火炬。丙烷燃燒後主要產生水蒸氣和二氧化碳，不會汙染環境。更重要的是，丙烷能適應很寬的溫度範圍，在零下40攝氏度仍能產生1以上的飽和蒸汽壓，高於外界大氣壓，形成燃燒；而且丙烷產生的火焰是亮黃色的，火炬手奔跑時，動感飄揚的火焰在不同的背景下更加醒目。
北京奧運會火炬內燃系統的壹個重要創新是設置了“雙焰”方案。煤氣流出後，壹部分進入燃燒器主燃燒室，在火炬外形成比較充分的火焰。另壹部分進入預燃室，在火炬中保持相對較小但非常穩定的火焰。如果出現極端情況，主燃燒室火焰熄滅，預燃室仍能保持燃燒，保證火炬不會熄滅。