Sıcak ve soğuk sıvılar arasındaki yoğunluk farkından dolayı konveksiyon akımları oluşur. Alttan ısıtılan bir sıvı genişler ve yükselir. Bu sıvı soğuyunca büzülür ve batar. Bu sürekli genişleme ve daralma döngüsü konveksiyon hücrelerine neden olur.
Konveksiyon, maddenin hareketini içeren üç ısı transfer yönteminden sadece bir tanesidir. Diğer iki yöntem, iletim ve radyasyon, sırasıyla nispeten sabit ortam partikülleri arasında veya hiç bir ortama ihtiyaç duymadan ısı transfer eder.
Isıtmaya eşlik eden yoğunluktaki azalma ideal gaz yasası ile açıklanmaktadır. Sabit basınçta, bir gazın sıcaklığı doğrudan hacmi ile orantılıdır. Sıcaklık arttıkça, gaz moleküllerinin veya atomlarının kinetik enerjisi de artar. Bu gaz molekülleri ne kadar enerjik olursa, o kadar hızlı hareket ederler. Gaz molekülleri arasındaki çarpışmalar için sabit bir ortalama süre varsayıldığında, hızdaki bir artış, aynı sayıda molekül tarafından işgal edilen daha büyük bir hacme karşılık gelen çarpışmalar arasında kat edilen daha büyük bir ortalama mesafeye karşılık gelir.
Hacim, aynı kütle için yoğunlukla ters orantılı olduğundan, sıcaklıktaki bir artış ile hacimdeki bu artış, yoğunluktaki bir azalmaya karşılık gelir. Daha az yoğun akışkanlar daha yoğun akışkanların üzerinde yüzer, böylece daha sıcak, daha hafif gaz daha soğuk, daha yoğun gaz üzerinde yüzer. Benzer prensipler, sırasıyla ısıtma ve soğutma ile daha az genleşmeye ve büzülmeye maruz kalan sıvılara da uygulanabilir.
