在自然循环锅炉中，汽包、下降管、下联箱、蒸发受热面（有的还包括上联箱和汽水导管）构成水循环回路。下降管布置在炉外，不受热。蒸发受热面由布置在炉内的水冷壁管组成，也称之为上升管。上升管内汽水混合物的密度比下降管内水的密度小得多，工质正是依靠这种密度差而产生的动力保持流动的，不需消耗任何外力，所以这种锅炉叫做自然循环锅炉。
汽水混合物进入汽包进行分离，未汽化的水与给水混合后继续参加水循环。自然循环锅炉除了给水泵的功率消耗较小之外，由于汽包使蒸发受热面和过热器之间有了固定的分界点，并且蓄热和蓄水能力大，故对自动调节的要求比直流锅炉低，给水带入的盐分可用排污方式除掉，对水处理的要求也比直流锅炉低，所以自然循环锅炉成为目前世界各国最为广泛应用的一种锅炉。
