Laisva konvekcija, taip pat žinoma kaip natūrali konvekcija, yra reiškinys, atsirandantis, kai skystis ar dujos juda dėl tankio pokyčių, vykstančių jo viduje, o ne reaguojant į išorinį judėjimo šaltinį, pvz., ventiliatorių ar turbiną. Nenuostabu, kad natūralią konvekciją galima pastebėti gamtoje, kur ji atlieka svarbų vaidmenį daugelyje skirtingų natūralių procesų, taip pat ją galima pamatyti žmogaus kontroliuojamoje aplinkoje, nuo virtuvės iki chemijos laboratorijos. Tai skiriasi nuo priverstinės konvekcijos, kai judėjimas yra priverstas judant įrenginiui, pavyzdžiui, ventiliatoriui, kaip matyti konvekcinėje krosnyje.
Natūrali konvekcija atsiranda, kai skysčiai tampa nestabilūs. Viena sritis tampa šiltesnė už likusią, praranda tankį ir pradeda kilti, sukurdama nedidelę srovę. Jai kylant, šiluma perduodama aplinkiniam aušintuvo skysčiui. Atsiranda srovės ir sūkuriai. Paprastame natūralios konvekcijos pavyzdyje, jei į skaidrų stiklinį nedažyto šalto vandens dubenį įlašinus karšto vandens, nudažyto maistiniais dažais, bus galima atsekti dažyto vandens judėjimą, kol mišinys stabilizuosis ir judėjimas sustos.
Niutono aušinimo dėsnis vaidina lemiamą vaidmenį laisvoje konvekcijoje. Pasak Niutono, temperatūros pokyčių greitis skystyje gali būti laikomas proporcingu skysčio ir aplinkos skirtumui. Tai turi įtakos laisvai konvekcijai, nes besikeičiančios temperatūros sukuria nestabilumą, dėl kurio atsiranda laisva konvekcija. Pavyzdžiui, oro sistemoms didelę įtaką daro karšto ir šalto oro judėjimas, kuriam įtakos turi saulės spinduliuotė, kontaktas su šaltu vandeniu ir kt.
Pasaulio vandenynų cirkuliacija yra tiesioginė laisvos konvekcijos pasekmė. Vanduo, judėdamas link ašigalių, atvėsta ir tampa tankesnis, grimzdamas link dugno. Tuo tarpu pusiaujo link judantis vanduo sušyla ir tampa lengvesnis, kyla į paviršių. Tai sukuria sudėtingų srovių seriją visame vandenyne, kurios sukuria nuolatinę cirkuliaciją, išlaikydamos vandenį vandenyne nuolatiniame judėjime.
Konvekcijos teorija paaiškina ir kitus natūralius procesus, pavyzdžiui, skysčių judėjimą po Žemės pluta. Skysčių poslinkis po kojomis vaidina svarbų vaidmenį daugelyje natūralių procesų, o šie skysčiai nuolat juda dėl temperatūros pokyčių Žemėje. Konvekcinės srovės taip pat gali susikirsti viena su kita, kaip matyti iš vandenyno ir oro sistemų sąveikos virš ir šalia vandenyno, kuriai įtakos turi temperatūros pokyčiai, kuriuos sukelia vandenyno srovių judėjimas.