Grillbrännare är de element inuti en grill genom vilka värmen som används för att laga mat avges. Dessa brännare kan avge lågor, som är fallet med gasolgrillar, eller kan vara keramiska plattor som de som används i infraröda grillar. Brännarna är vanligtvis gjorda av gjutjärn eller aluminium och är ofta placerade under grillgallret där maten placeras, så matlagningsvärmen kommer från botten och omsluts av grillens lock, om det är stängt. Grillbrännarnas form kan hjälpa till att bestämma nivån på värmekontroll som kan uppnås vid grillning, samt de varma och kalla områdena där mat kan placeras. Regelbunden rengöring av brännarna kan bidra till att förlänga deras livslängd, men de flesta kommer att behöva bytas ut med tiden till följd av vanligt slitage.
Några av de primära aspekterna som skiljer de olika grillbrännarna från varandra är deras form och layout. En viktig del av grillningen är att kunna kontrollera de områden på grillen som värmen faktiskt värmer upp, och att kunna ha områden på grillen som är svalare än resten. Detta beror på de grillmetoder som kallas direkt och indirekt grillning.
Direktgrillning innebär att värmen appliceras direkt under maten. Nästan alla grillbrännare ger denna typ av värmekontroll, eftersom köttet kan placeras över en aktiv brännare. Den enda hänsynen till direkt grillning är att kunna kontrollera nivån på värmen som genereras.
Indirekt grillning innebär att man placerar köttet antingen mellan två värmekällor eller bara vid sidan av en. Detta ger en långsammare tillagningstid som gör att utsidan av maten inte bränns medan insidan tillagas långsamt. För att en grillbrännare ska kunna tillåta indirekt grillning måste den ha ett sätt att tändas endast på ena sidan av grillen, eller ha någon mittdel av brännaren avstängd. Även om många grillar ger denna typ av kontroll, kan mindre grillar ha svårare att balansera värmefördelningen på detta sätt.
De flesta grillar har grillbrännare som egentligen är långa galler med hål längs med deras längd för att avge lågan med jämna mellanrum. Vissa av dessa brännare är konfigurerade på ett sätt så att den ena eller andra sidan, eller mitten, kan stängas av. En annan typ av grillbrännare är dock utformad mer som en cirkulär brännare med flera brännare placerade i hela grillen. Dessa kan vara mycket effektiva för indirekt grillning men har potential att ge inkonsekvent värme för direkt grillning av stora livsmedel.