根据刑法第114条的规定，犯本罪的，处3年以上10年以下有期徒刑。根据刑法第115条第1款的规定，犯本罪，致人重伤、死亡或者使公私财产遭受重大损失的，处10年以上有期徒刑、无期徒刑或者死刑。
关于本罪的处罚，主要涉及本罪与故意杀人罪的关系。我国刑法理论一般认为放火罪与故意杀人罪是想象竞合关系。然而，由于刑法对放火罪规定了第114条和第115条第1款，因此不能一概而论，而应根据具体情形具体分析二者的关系。
第一，行为人实施放火，产生公共危险，并造成人员死亡，但对造成人员死亡持过失心理的，构成放火罪，适用第115条第1款。这种情形属于对加重结果持过失的结果加重犯。例如，甲欲报复单位，认为单位仓库没人把守，便放火烧仓库，未料火灾将睡着的库管人员烧死。甲构成放火罪，适用第115条第1款。
第二，行为人实施放火，产生公共危险，造成人员死亡，并对造成人员死亡持故意心理。这种情形，一方面触犯了放火罪，适用第115条第1款，属于对加重结果持故意的结果加重犯；另一方面触犯了故意杀人罪。二者属于想象竞合犯，择一重罪论处。
这种行为类型在实务中包括两种情形：一是为了杀害特定人而实施放火，既危害了公共安全，也杀死了特定仇人。例如，甲为了杀死乙，向乙家放火，火灾导致乙死亡，也导致邻居房屋被毁。二是为了杀害不特定或多数人（也即公众）而实施放火，既危害了公共安全，也杀死了部分公众。例如，甲基于仇富心理，为了杀死他所认为的富人，在封闭的旅游大巴车上放火，烧死了车上十人。
第三，行为人实施放火，没有公共危险，造成人员死亡，并对造成人员死亡持故意心理。在此，行为人只构成故意杀人罪。例如，甲欲杀死乙全家，放火烧乙家住宅，乙一家五口全部死亡。乙家住宅是独门独户，四周无人。甲的行为没有危害公共安全，只构成故意杀人罪。
此外，在故意杀人或实施其他犯罪之后，为湮灭罪迹而故意放火的，应数罪并罚。以放火为手段杀害他人的场合，以骗取保险金为目的放火烧毁投保财物的，应以本罪和保险诈骗罪并罚。以放火的意思进入他人住宅并放火的，构成本罪和非法侵入住宅罪的牵连犯，应从一重罪处断。
