Beim Sonnenbrennen wird mit einer Sammellinse (bikonvex oder plankonvex) ein Bild der Sonne erzeugt, d.h. die parallel einfallenden Sonnenstrahlen  werden im Brennpunkt der Linse (Focus) gesammelt. Die Konzentration des Infrarotanteils der Sonnenstrahlung erzeugt eine sehr hohe Temperatur von mehr als 250 °C, wie mit einem Thermostift abgeschätzt wurde. Bedrucktes Zeitungspapier (fettgedruckte Schlagzeile) kann z. B. leicht entflammt werden. Holz oder auch Knochen verkohlen, d.h. es entsteht ein schwarzer Fleck aus verkohltem Material. Die beim Brennen auftretenden Qualmwolken riechen mehr oder weniger angenehm und werden von der Kleidung absobiert, so daß man den "Duft" noch einige Zeit mit sich führt.
Der Durchmesser der Sonne beträgt 149,6 Millionen km ihre mittlere Entfernung von der Erde 1,392 Millionen km. Nach dem Strahlensatz ergibt sich dann für den Durchmesser des Brennflecks etwa ein Hundertstel der Brennweite der Linse.
Die mittlere Strahlungsleistung der Sonne an der Erdoberfläche  von 8,12 Joule/cm²*min ist nur ein theoretischer Wert, tatsächlich absorbiert die Athmosphäre einiges. Der Durchmesser  und  die Brennweite der Linse und die Absorption in ihrem Innern beeinflussen die Energiedichte im Brennpunkt. Ein Teil der Strahlung wird auch an der Oberfläche reflektiert. Wolken oder sogar leichte Dunstschichten absorbieren soviel Energie, daß die gewünschte Wirkung nicht erreicht wird, selbst wenn die Sonne noch deutlich abgebildet wird. Optimale Brennergebnisse erhält man deshalb in der klaren Höhenluft der Berge (z. B. über 1000 m Höhe).
Sehr gute Ergebnisse liefert eine Leselupe mit einem Durchmesser d = 80 mm und einer Brennweite
f = 100 mm. Aber auch mit einer einfachen Einschlaglupe kann man gut “brennen“.
Ein Teil der Strahlung im sichtbaren Bereich wird reflektiert und blendet sehr stark. Deshalb ist das Tragen einer Sonnenbrille ratsam. Beim ungeschickten Hantieren mit der Lupe brennt man sich schnell ein Loch in die Kleidung.