Naravna konvekcija je vrsta prenosa toplote, pri kateri nečloveške sile vplivajo na hlajenje in segrevanje tekočin, kot so plini in tekočine. Prenos toplote ustvari cikel, imenovan konvekcijski tok, kjer toplo tekočino nadomesti hladnejša. Vse tekočine in snovi so narejene iz drobnih gradnikov, imenovanih atomi, ki se združujejo v molekule. Gibanje teh molekul povzroča dvig ali padec tekočin.
Naravna konvekcija pomaga razložiti številne naravne sisteme Zemlje, kot so oceanski tokovi in atmosferske plasti. Je v nasprotju s prisilno konvekcijo, ki deluje na istem principu, vendar ima vir toplote, ki ga ustvarijo umetne naprave, kot so zračni ali vodni ventilatorji, ki pospešujejo cikel prenosa toplote. Tako prisilno kot naravno konvekcijo lahko uporabljamo za posebne namene, kot je ogrevanje stanovanj ali komunalni vodovod.
Ko na njih deluje vir toplote, kot je sonce ali podzemna toplota, se tekočine pogosto dvignejo. Na primer, ko sonce segreje površino Zemlje, je zrak pri tleh skoraj vedno toplejši od zraka višje na nebu. Toplota razširi prostore med molekulami, zaradi česar je zrak lažji in ga dvigne nad površino. Ko se zrak dviga dlje od vročih tal, se molekule ohladijo in stisnejo. Ta hladnejši in težji zrak nato gravitacija potegne navzdol, kjer se ponovno segreje in začne cikel znova.
Oceanski tokovi nastajajo tudi zaradi naravne konvekcije v kombinaciji s spremembami vetra in gostote slane vode. Hladni vetrovi, ki prehajajo čez vodno površino, povzročijo, da se molekule stisnejo in potopijo proti dnu oceana. Ko se voda približuje ekvatorju, se segreje in ponovno dvigne. To ustvarja ogromne oceanske tokove, ki tečejo vzdolž celinskih obal in vplivajo na vreme na okoliških območjih.
Običajno je pomembna komponenta naravne konvekcije Newtonov zakon hlajenja. Ta znanstveni zakon pravi, da je hitrost, s katero snov izgublja toploto, neposredno povezana s temperaturo predmeta, ki deluje nanjo. Z drugimi besedami, hladnejši kot je predmet, več toplote bo tekočina izgubila. En primer tega zakona je učinek dodajanja ledenih kock pijači – ena kocka bo odvzela le majhen del toplote, peščica pa bo pijačo ohladila veliko hitreje.