पिघले हुए लोहे का उत्पादन करने वाली मुख्य रासायनिक प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

इस प्रतिक्रिया को एकाधिक चरणों में बांटा जा सकता है जिनमें से पहले चरण के रूप में भट्टी में प्रवाहित पहले से गर्म ब्लास्ट हवा कोक के रूप में कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करती है जिसके परिणामस्वरूप कार्बन मोनो ऑक्साइड और गर्मी का उत्पादन होता है:

Zyevis tension eb fer-Canham & Overton | title = Descriptive Inorganic Chemistry, Fourth Edition | place = New York | publisher = W. H. Freeman and Company | pages = 534–535 | year = 2006 | isbn = 9780716776956 | postscript = . | url = https://archive.org/details//page/534 }}</ref>

गर्म कार्बन मोनो ऑक्साइड लौह अयस्क को कम करने वाला कारक है और यह आयरन ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके पिघले हुए लोहे और कार्बन डाई ऑक्साइड का निर्माण करता है। भट्टी के विभिन्न भागों के तापमान के आधार पर (निचला भाग सबसे ज्यादा गर्म होता है) लोहे को कई चरणों में परिवर्तित किया जाता है। भट्टी के सबसे ऊपरी भाग में जहाँ तापमान आम तौर पर 200 डिग्री सेल्सियस और 700 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है, आयरन (III) ऑक्साइड को आयरन (II) आयरन (III) ऑक्साइड, FeO में बदल दिया जाता है।

लगभग 850 डिग्री सेल्सियस तापमान पर भट्टी में थोड़ा और नीचे की तरह आयरन (II) आयरन (III) को आयरन (II) ऑक्साइड में बदल दिया जाता है:

ताज़ी भोज्य सामग्री के रूप में भट्टी से होकर गुजरने वाली हवा में मौजूद नाइट्रोजन, गर्म कार्बन डाइऑक्साइड और अप्रतिक्रिया वाली कार्बन मोनोऑक्साइड प्रतिक्रिया क्षेत्र में प्रवेश करती है। जब ये गैसें नीचे की तरफ जाती हैं तो प्रतिकूल-वर्तमान गैसें फीड चार्ज को गर्म करने के साथ-साथ चूनापत्थर को कैल्शियम ऑक्साइड और कार्बन डाई ऑक्साई में बदल देती हैं:

जब आयरन (II) ऑक्साइड 1200 डिग्री सेल्सियस तक के उच्चतर तापमान वाले क्षेत्र में प्रवेश करती है तो यह आगे चलकर लौह धातु में परिणत हो जाता है:

इस प्रक्रिया में निर्मित कार्बन डाई ऑक्साइड कोक की सहायता से फिर से कार्बन मोनो ऑक्साइड में परिणत हो जाता है।

भट्टी के गैसीय वातावरण को नियंत्रित करने वाली मुख्य प्रतिक्रिया को बौदौआर्ड प्रतिक्रिया कहा जाता है:

भट्टी के मध्य क्षेत्रों में चूना पत्थर के अपघटन की प्रक्रिया निम्नलिखित प्रतिक्रिया के अनुसार आगे बढ़ती है:

अपघटन द्वारा निर्मित कैल्सियम ऑक्साइड लोहे में मौजूद विभिन्न अम्लीय अशुद्धियों (उल्लेखनीय रूप से सिलिका) के साथ प्रतिक्रिया करके एक फैयालिटिक धातुमल का निर्माण करती है जो अनिवार्य रूप से कैल्शियम सिलिकेट, CaSiO है:

ब्लास्ट फर्नेस द्वारा निर्मित "पिग आयरन" में अपेक्षाकृत रूप से लगभग 4 से 5 प्रतिशत कार्बन सामग्री होती है जिससे यह बहुत भंगुर बन जाता है और इसका इस्तेमाल सीमित और तत्काल वाणिज्यिक प्रयोजन के लिए किया जाता है। कुछ पिग आयरन का इस्तेमाल कास्ट आयरन बनाने के लिए किया जाता है। कार्बन सामग्री को कम करने के लिए और औजारों और निर्माण सामग्रियों के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले विभिन्न स्तरीय इस्पात के निर्माण करने के लिए ब्लास्ट फर्नेसों द्वारा निर्मित ज्यादातर पिग आयरन को अतिरिक्त प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है।

हालांकि ब्लास्ट भट्टियों की कार्यकुशलता में लगातार विकास हो रहा है लेकिन फिर भी ब्लास्ट भट्टी के अंदर होने वाली रासायनिक प्रक्रिया में कोई बदलाव नहीं हुआ है। अमेरिकन आयरन एण्ड स्टील इंस्टिट्यूट के अनुसार: "सहस्राब्दी तक ब्लास्ट भट्टियों का वजूद रहेगा क्योंकि बड़ी और कार्यकुशल भट्टियों में अन्य लौह निर्माण प्रौद्योगिकियों की तुलना में कम खर्च पर गर्म धातु का निर्माण किया जा सकता है।" ब्लास्ट भट्टियों की सबसे बड़ी खामियों में से एक खामी यह है कि इनमें अनिवार्य रूप से कार्बन डाई ऑक्साइड का निर्माण होता है क्योंकि कार्बन द्वारा आयरन ऑक्साइड को परिवर्तित करके लोहा प्राप्त किया जाता है और इसका कोई किफायती विकल्प नहीं है - इस्पात निर्माण दुनिया में कार्बन डाई ऑक्साइड (CO) उत्सर्जन के अपरिहार्य औद्योगिक योगदानकर्ताओं में से एक है (ग्रीनहाउस गैस देखें)।

ब्लास्ट भट्टी के ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन द्वारा स्थापित चुनौती को यूएलसीओएस (अल्ट्रा लो CO स्टीलमेकिंग) एक चालू यूरोपीय कार्यम में संबोधित किया जा रहा है। कम से कम 50% तक विशिष्ट उत्सर्जन (CO प्रति टन इस्पात) में कटौती करने के लिए कई नए प्रक्रिया मार्गों का प्रस्ताव रखा गया है और उनकी बारीकी से जांच की गई है। कुछ CO को हासिल करने के बाद उसे भंडारित (कैप्चर एण्ड फर्दर स्टोरेज/सीसीएस) करने पर जोर देते हैं जबकि अन्य हाइड्रोजन, बिजली और बायोमास के जरिए लोहे और इस्पात के उत्पादन को कार्बन रहित करने का सुझाव देते हैं। फ़िलहाल खुद ब्लास्ट भट्टी प्रक्रिया में सीसीएस को शामिल करने वाली और टॉप-गैस रीसाइक्लिंग ब्लास्ट फर्नेस नामक एक प्रौद्योगिकी का विकास किया जा रहा है और इसके साथ ही साथ वाणिज्यिक प्रयोजन वाली एक ब्लास्ट भट्टी के निर्माण की योजना बन रही है। उत्सर्जन को काफी हद तक कम करने के लिए निर्धारित घटनाक्रम की तरह जैसे ईयू द्वारा इस प्रौद्योगिकी को 2010 के दशक के अंत तक पूरी तरह से प्रदर्शित किया जाना चाहिए। व्यापक परिनियोजन 2020 से शुरू हो सकता है।

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