Probablemente sea uno de los fenómenos naturales eléctricos menos conocidos y con el que es más difícil encontrarse, y aunque su nombre induce a confusión, no es ninguna clase de fuego (es un plasma), ni tampoco es una forma de rayo. El fuego de San Telmo tiene su origen en la electricidad estática de la atmósfera y podríamos definirlo como una descarga luminiscente o resplandor luminoso semejante a pequeñas chispas que saltan de los objetos metálicos y punzantes durante una tormenta intensa. 

Recientemente se ha compartido un vídeo desde un avión donde se puede observar de este fenómeno. 

El fuego de San Telmo es una descarga de efecto corona electroluminiscente, provocada por la ionización del aire dentro del fuerte campo eléctrico que originan las tormentas eléctricas. Aunque se llama fuego, es en realidad un plasma de baja densidad y relativamente baja temperatura provocado por una enorme diferencia de potencial eléctrico atmosférica que supera el valor de ruptura dieléctrica del aire, en torno a 3MV/m. El brillo blanco-azulado que acompaña el fenómeno es debido al nitrógeno y oxígeno de la atmósfera terrestre, este efecto es similar al que hace que brillen los letreros de neón, únicamente cambiando el color por tratarse de gases diferentes. En algunas circunstancias tiene aspecto de fuego, a menudo en dobles o triples chorros y muy a menudo ocurre acompañado de un sonoro zumbido.

El fuego de San Telmo recibe este nombre en honor Erasmo de Formia, (San Elmo), patrón de los marineros, otros sin embargo afirma que el San Telmo patrón de los marineros sería Pedro González Telmo, un sacerdote católico español nacido en Frómista (Palencia) en torno al 1180, canonizado en 1714 por Benedicto XIV, que además es patrón de la ciudad de Tuy. Como fraile ocupó el puesto de capellán militar, llegando a ser confesor del rey, aunque más tarde abandonó la corte para predicar en Asturias y Galicia, donde realizó la mayoría de sus milagros especialmente entre marineros y pescadores, por los que se dice que sentía simpatía. En la iconografía se le representa con hábito negro dominicano, llevando en la mano un cirio azul que representa el fuego de San Telmo.

Pese a estar asociado con el patrón de los marineros, el fenómeno no es exclusivo del mar y los barcos y aparece también en estructuras altas y puntiagudas como chimeneas, pararrayos o agujas de iglesias. Cuando sucedía en los mástiles de barcos podía afectar a la brújula. También se puede dar en aviones, en los que puede afectar las comunicaciones por radio. Y en dirigibles, en estos últimos era muy peligroso ya que muchos de ellos se cargaban con hidrógeno, hay incluso un teoría que el desastre del Zeppelin Hindenburg fue provocado por una fuga de hidrógeno que entró en contacto con un fuego de San Telmo.

Fue Benjamín Franklin quien observó correctamente en 1749 que el fenómeno es de naturaleza eléctrica, de hecho fue la aparición de su pararrayos y la proliferación de las agujas de las iglesias y las veletas, las que llevaron los fuegos de San Telmo tierra adentro. Inspirando en Estados Unidos numerosas historias de fantasmas y espíritus.

Este fenómeno también puede aparecer durante tormentas especialmente cargadas, en las puntas de los cuernos del ganado, hojas de árboles, en el césped y en los objetos afilados en la mitad de un tornado. Muchas veces se ha confundido con los rayos globulares, si bien ambos fenómenos pueden estar relacionados no se cree que sean el mismo. Entre otras diferencias, los rayos globulares se mueven de manera similar a una pompa de jabón mientras que el fuego de San Telmo siempre se mantiene sobre el mismo objeto.

Hay referencias al fuego de San Telmo en las obras de Julio César y Plinio el Viejo o en el Moby Dick de Herman Melville entre otros. Los marineros galeses se referían este fenómeno como "anwyll yr ysbryd"(cirios de los espíritus) o velas del santo fantasma o San David. Para los rusos serían las luces de San Nicolás o San Pedro. Durante el primer viaje alrededor del mundo de Magallanes se tiene constancia que el fuego de San Telmo se pudo observar varias veces cuando los barcos se encontraban cerca de la costa de Sudamérica, siendo visto como un buen presagio por los marineros, pues era costumbre que incluso cuando aparecía antes de la tormenta se interpretara como un signo que el santo estaría presente.