1936年，第十一届柏林夏季奥运会首次有了火炬接力仪式，截至雅典奥运会一共诞生了18支形态各异的火炬，冬季奥运会到现在有15支火炬。在过往奥运会的这些火炬中，本次的设计可以说色彩最为鲜艳。
从外观上，延续了2000年悉尼奥运会以来流线型的特点，整个火炬浑然一体。
奥运火炬的设计竞标涉及到两部分，一部分是外观设计，最后花落联想集团创新设计中心；另一部分是内部燃烧系统设计，中国航天科工集团（下称“科工集团”）公司夺标。后者将其最先进的技术融入到这支不足1千克的火炬中。
北京2008年奥运会火炬名为“祥云”，它的外观取自中国四大发明之一的纸，如果从顶部看，就是一个卷轴的横截面，纸曾经是传承文化、记录历史的载体，而火炬也有延续人类文明圣火的含义，两者相得益彰。
与奖牌、会徽、吉祥物当中流露出的中国元素相呼应，火炬的颜色采用了故宫宫墙的颜色，而上面的图形是一种云纹，可以一直追溯到西周时期的青铜器皿，寓意“和谐共融”，更有飞升和速度的感觉，与火炬传递的内涵不谋而合。
在制造工艺上，采用轻薄高品质铝合金和中空塑件设计，分量适中，举握不困难，也不显得轻若无物。下半部喷涂高触感塑胶漆，手感舒适不易滑落。北京奥运会火炬是我国自主设计研发的产物，拥有完全的知识产权。
除了
“表面文章”，火炬的特点还体现在内部的设计上。
火炬设计最重要的是让它在各种情况下保持燃烧，这里需要考虑极端状态：缺氧、大风、冰雹、摔打等等。
由于本次奥运火炬传递路线将是奥运会有史以来最长的一届，同时也是参与人数最多的一次，科工集团副总经理薛利曾告诉媒体，公司专门启动奥运火炬研制攻关系统，建立了的奥运火炬实验室研制过程与开发火箭的燃料系统一般无二。2006年底，火炬通过了北京奥组委的验收。
之后，火炬被带到珠峰接受严酷气候考验，测试结果，火炬可以抵御11级大风，每小时降雨量超过50毫米的大雨，火炬始终保持20～30厘米的火焰造型，美观大方。
火炬燃烧系统的开发任务属于科工集团下属的航天三院31所，该院一直从事我国火箭燃烧系统的开发工作。奥运火炬虽然是民用项目，但设计团队按照型号研制模式进行管理。为了确保火炬研制成功，科研人员开玩笑地说：“搞火炬是比军品还军品的任务”。
在参照历届奥运会火炬设计经验的基础上，本次北京2008年奥运会的“祥云”火炬燃烧系统分为三部分：燃烧器、稳压装置和燃料瓶，主要工作原理是由供应部分将燃料送往燃烧器进行预燃，在火炬内部点燃小而稳定的火苗，然后再将燃料继续送往预混火焰上方，形成近30厘米高的扩散火焰。
负责火炬设计的刘兴洲院士介绍说，北京奥运火炬的燃烧系统最突出的特点体现在三个方面：环保，重量轻，对于气温、气压变化和风雨等外部环境有着很强的适应性。
“祥云”火炬采用丙烷作燃料，丙烷具有宽广的温度适应范围；而且，丙烷燃烧后只产生水蒸气和二氧化碳，具有突出的环保特性。该火炬虽然结构比较复杂，但部件小巧紧凑，多数材料采用了较轻的铝，有利于火炬手连续手持行进。同时，利用燃料循环流动高效回热，加热燃料瓶，使得在-40℃低温下仍能照常工作。
如果遇到意外，火炬熄灭也不要紧，火炬燃烧室中有一个隔板，将其分成主燃室和预燃室。两个燃室结合，一个熄灭了，另一个还可以接替上来。
奥运火炬融会科工集团最前沿的科技成果，同时也在多个领域实现创新。为此集团公司派出专人负责研究开展相关知识产权工作。目前，两项实用新型专利和一项发明专利已在国家知识产权局获受理，其他几项专利正在申办中。