Natūrali konvekcija yra šilumos perdavimo būdas, kai ne žmogaus jėgos veikia skysčių, tokių kaip dujos ir skysčiai, aušinimui ir šildymui. Šilumos perdavimas sukuria ciklą, vadinamą konvekcine srove, kai šiltas skystis pakeičiamas vėsesniu. Visi skysčiai ir medžiaga yra sudaryti iš mažų statybinių blokų, vadinamų atomais, kurie susijungia į molekules. Šių molekulių judėjimas sukelia skysčių kilimą arba kritimą.
Natūrali konvekcija padeda paaiškinti daugelį natūralių Žemės sistemų, pavyzdžiui, vandenyno sroves ir atmosferos sluoksnius. Tai priešingai nei priverstinė konvekcija, kuri veikia tuo pačiu principu, bet turi šilumos šaltinį, kurį sukuria žmogaus sukurti įrenginiai, tokie kaip oro ar vandens ventiliatoriai, kurie pagreitina šilumos perdavimo ciklą. Tiek priverstinė, tiek natūrali konvekcija gali būti naudojama konkretiems tikslams, pavyzdžiui, namų šildymui ar komunaliniam vandens tiekimui.
Kai juos veikia šilumos šaltinis, pavyzdžiui, saulė ar požeminė šiluma, skysčiai dažnai pakyla aukštyn. Pavyzdžiui, kai saulė sušildo Žemės paviršių, oras prie žemės beveik visada yra šiltesnis nei oras aukščiau danguje. Šiluma išplečia tarpus tarp molekulių, todėl oras tampa lengvesnis ir pakyla virš paviršiaus. Kai oras kyla toliau nuo karštos žemės, molekulės atvėsta ir susispaudžia. Tada šis vėsesnis ir sunkesnis oras gravitacijos traukiamas žemyn, kur jis vėl įkaista ir pradeda ciklą iš naujo.
Vandenyno srovės taip pat susidaro dėl natūralios konvekcijos, kartu su vėjo pokyčiais ir sūraus vandens tankiu. Vandens paviršiumi sklindantys šalti vėjai priverčia molekules susispausti ir nuslūgti žemyn link vandenyno dugno. Priartėdamas prie pusiaujo vanduo sušyla ir vėl pakyla. Dėl to susidaro didžiulės vandenyno srovės, kurios teka žemyninėmis pakrantėmis ir daro įtaką aplinkinių sausumos regionų orams.
Paprastai svarbus natūralios konvekcijos komponentas yra Niutono aušinimo dėsnis. Šis mokslinis dėsnis teigia, kad greitis, kuriuo medžiaga praranda šilumą, yra tiesiogiai susijęs su ją veikiančio objekto temperatūra. Kitaip tariant, kuo šaltesnis objektas, tuo daugiau šilumos praras skystis. Vienas iš šio dėsnio veikimo pavyzdžių yra ledo kubelių įdėjimo į gėrimą efektas – vienas kubelis atims tik nedidelę šilumos dalį, o sauja atšaldys gėrimą daug greičiau.