主火炬主要应用于北京2022年冬奥会和冬残奥会开、闭幕式四场仪式的表演，以及赛事期间的展示。主火炬共4个，分别位于国家体育场内（简称场内主火炬）、奥林匹克中心区、延庆、张家口四个地方，后三个主火炬统称为场外火炬台。 场内主火炬系统的核心创意为“氢燃料微火+屏显”方案，由主体结构、舞美系统、燃烧系统、燃料供应系统、姿态调节执行机构、地面装置和控制系统等组成。场外火炬台在场内主火炬形象的基础上增加了环绕的飘带以及镜面底盘。关键创新技术如下： 1.研制了一种具有独立火焰监测、自动点火功能的氢气双燃烧系统，实现了主火炬燃烧系统的双模式切换及工作；研制了高可靠气电一体化插接装置，实现了氢燃料安全切换和盲插操作；开发了一种固态焰色反应剂原料配方及固化成型方法，实现了主火炬氢燃烧16天长周期焰色控制。 2.研制的异型LED发光显示装置，解决了舞美部件与主结构的嵌入装配、LED的异型显示、高透光及窄出光的技术难题；提出了一种LED显示电路及数据存储与播控方案，解决了舞美显示系统安全、可靠、全彩显示的技术难题。 3. 研制了一种可实现多姿态精准控制的主火炬系统，攻克了在提升、翻转、旋转等姿态动作下的大面积薄壁复杂曲面结构稳定性难题；提出了一种轻质高强、大面积薄壁结构的设计方法，实现了结构轻量化，保证了舞美造型及供氢等多个系统工作的稳定可靠。 4.研制了多索式大跨距顶部移动供电的空中设施及电缆/氢气软管同步收放装置，实现了主火炬气、电及光缆信号可靠传输；研制了一种球铰轴承结合十字铰的虚拟轴结构，实现了火炬台长周期稳定旋转；研制了一种适用于低温环境的氢气旋转接头并提出了动态测试方法，实现了主火炬执行机构在低温旋转状态下的稳定可靠供氢。 本项目经多位两院院士专家鉴定，全部技术自主可控，总体技术国际先进，其中多功能主火炬系统国际首创，火炬燃烧及供氢系统国际领先，相关技术具有广泛的应用前景，产生了巨大的社会效益和显著的经济效益。