Полная длина маршрута составляла 5000 км, эстафета проходила по территории Греции, Болгарии, Румынии и СССР. Маршрут был разделён на участки по 1000 метров. Каждый такой участок спортсмен преодолевал в среднем за 4-5 минут. На границе участка его ждал следующий бегун со своим факелом. Всего в эстафете учавствовало 5000 спортсменов, продолжительность маршрута — 30 дней.

Каждый факел внутри содержал сжиженый газ в баллоне, газовую магистраль и горелку, являясь крайне надёжным с точки зрения поддержания горения. Он прошёл испытания в условиях, имитирующих тропический ливень и ураганный ветер.

Передача олимпийского огня происходила так: ожидающий факелоносец за 25-30 метров до финиша предыдущего спортсмена включал подачу газа, за 10-15 метров до финиша бегун поднимал горящий факел вверх, то же самое делал стартующий факелоносец. Факелы соприкасались, огонь перекидывался с одного факела на другой, и новый атлет продолжал эстафету.

Но, тем не менее, в истории были случаи, когда олимпийский огонь в факеле по той или иной причине гас. Это, конечно, самая страшная накладка, возможно ещё множество мелких организационных накладок. Ведь по ходу эстафеты в крупных городах проводилось 142 церемонии встречи олимпийского огня. Кроме того, эстафета проводилась в дневное время, ночью же олимпийский огонь горел в специальных церемониальных чашах, расположенных в городах по пути следования. Поэтому олимпийская эстафета — это не только спортивное мероприятие, но и серьёзный комплекс организационных и технических мероприятий.

Именно поэтому олимпийский огонь всегда следовал с довольно солидным эскортом специальных автомобилей. Наиболее интересным и самым главным из них был автомобиль сопровождения олимпийского огня, РАФ-2907.

Основная фунция этой машины — перевозка ламп запасного огня. На равнинных и горных дорогах эта машина ехала со скоростью бегуна. Обычная серийная машина ехать на такой скорости длительное время не могла, у неё перегревался мотор. На олимпийскую машину конструкторы установили радиатор большого объёма, вентилятор системы охлаждения которого вращался электромотором. В задней части машины был оборудован изолированный отсек с принудительной вентиляцией. В нём постоянно горели три лампы, ещё три находились в резерве. Если бы огонь на каком-нибудь этапе погас, то от лампы запасного огня зажгли бы резервный факел. Доступ в этот отсек был предусмотрен как изнутри, так и снаружи через заднюю дверь. В отсеке имелись также средства пожаротушения. В салоне был установлен стол, два дивана, поворотное кресло, небольшой гардероб, холодильник и кондиционер. В машине со всеми удобствами работали два водителя и смотритель олимпийского огня.

Кроме того, имелись два РАФ-2908, один из которых являлся техничкой, в другом ехали организаторы мероприятия, машины сопровождения «Волга» ГАЗ-24 и ГАЗ-24-02, а также автобус ЛАЗ-5255 «Карпаты», выполнявший функции передвижного пресс-центра (он был оборудован кондиционированным салоном, цветными телевизорами и громкоговорителями). Всего в колонне было десять машин, но по мере движения к ней присодинялись машины местных организаций, ответственных за проведение эстафеты. Большинство машин получило специальную серию госномеров - с буквами ОЛМ.

За сутки до открытия Игр олимпийскую эстафету встретила Москва. В сопровождении почетного эскорта бегуны пронесли пылающий факел мимо многоэтажных новостроек микрорайонов Ясенева, Теплого стана, Тропарева. Затем по Московской кольцевой автомобильной дороге и Можайскому шоссе, проспектам Маршала Гречко, Кутузовскому и Калининскому, площади имени 50-летия Октября и улице Горького доставили его к зданию Моссовета, где он провёл последнюю ночь перед началом Игр.

Утром 19 июля олимпийская эстафета вышла на свой финишный этап по улице Горького, проспекту Маркса, Волхонке, через Кропоткинскую площадь, Метростроевскую улицу и Комсомольский проспект к Большой спортивной арене Центрального стадиона имени В. И. Ленина.

За день до этого из Москвы олимпийский огонь на поездах отбыл в другие города СССР, в которых проводилась часть соревнований Московской олимпиады. 20 июля огонь Олимпиады загорелся в Таллине, Ленинграде, Киеве и Минске.