Причиной калильного зажигания служит "нагретая точка" внутри камеры сгорания, которая чаще всего является частью отложений углерода (нагара), нагревающихся и остающихся раскаленными так, что по мере поступления топливовоэдушной смеси происходит ее самопроизвольное воспламенение от этой "точки". Такое явление обладает похожими симптомами с ранним зажиганием: появляется звонкий стук, и возможно повреждение двигателя, если этому явлению позволяют сохраняться.
При калильном зажигании возникает эффект, который отсутствует при детонации и самовоспламенении: он заключается в том, что двигатель продолжает работать после выключения зажигания. По мере вращения вала двигателя раскаленные докрасна отложения углерода служат источником воспламенения небольшого количества поступающей топливовоздушной смеси, благодаря этому поддерживается вращение вала двигателя до тех пор, пока он не остановится, за счет постеленного снижения крутящего момента, связанного с уменьшением массы топливовоздушной смеси, а также с неправильным моментом воспламенения.
Современные очищенные виды топлива снизили вероятность отложения углерода (нагарообраэования) в двигателях, так что появление нагара теперь достаточно редкое явление. Кроме того, существуют системы в составе систем впрыске топлива: иногда такие системы устанавливаются на карбюраторы, которые прекращают подачу топлива или воздуха при выключении зажигания и снижают вероятность возникновения сгорания даже при наличии нагретых точек. Это особенно важно при повышении эффективности двигателей за счет их работы на более бедных топливовоздушных смесях, поскольку обедненные смеси служат причиной роста температур двигателя.
