Une torche sous-marine fonctionne en fournissant une source d'oxygène et une substance combustible pour produire une flamme. Elle a deux tuyaux descendant la torche qui, lorsqu'ils sont activés, combinent les deux substances et s'allument, selon Cornell Center for Materials Research.
Le gaz combustible, qui est souvent de l'hydrogène ou de l'acétylène selon les circonstances, se combine avec l'oxygène gazeux et produit une flamme à la pointe de la torche. Pour entretenir la flamme, la torche doit produire une sphère de gaz stable pour l'entourer et la protéger de l'eau environnante car la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone produits par la flamme ne suffisent pas à le faire à eux seuls. Sous l'eau, le gaz doit être exercé à une pression suffisamment élevée pour maîtriser la pression de l'eau. Les torches sous-marines créent cette bulle protectrice en ayant un certain nombre de becs qui émettent de l'air comprimé autour de la pointe de la torche. Cet air combat la pression de l'eau et protège la flamme en la maintenant allumée.
Un plongeur qui contrôle ce type de torche doit être assez habile. Les torches ordinaires tirent l'oxygène de l'atmosphère qui les entoure. Aux Jeux olympiques de Sotchi 2014, une torche étanche a été portée et passée à travers le lac Baïkal.
