Konvekcijsko hlajenje je vsak prenos toplote, ki nastane zaradi gibanja tekočine. Tako tekočine kot plini lahko izkazujejo konvekcijsko hlajenje, učinek pa je lahko naraven ali prisilen. Naravno hlajenje nastane zaradi prenosa toplote zaradi sprememb v gostoti tekočine, kot je dvig vročega zraka in tonenje hladnejšega zraka. Prisilna konvekcija se pojavi, ko se za premikanje tekočine doda kakršna koli zunanja sila, na primer ventilator, ki premika zrak, ali žlica, ki meša tekočino.
Prenos toplote poteka predvsem s prevodnostjo in konvekcijo. Prevodnost je prenos toplote skozi kateri koli material brez premikanja materiala. Primer prevodnosti je kovinska ponev, segreta s plamenom na plinskem štedilniku. Plinski plamen segreje spodnjo stran posode, prevodnost pa bo prenesla toploto na preostali del posode. Ko je toplota izklopljena, bo konvekcija ohladila ponev, saj se toplota prenaša in dvigne nad zrak okoli posode.
Naravno konvekcijsko hlajenje se pojavi v Zemljini atmosferi in oceanih. Zrak se segreva s segrevanjem zemlje in se dviga. Ko se zrak dviga, se ohladi in se vrne na površje, kar ustvarja globalno kroženje zraka in vremenske vzorce. Oceanski tokovi prenašajo toplo vodo v hladnejše oceane, hladnejša voda pa ponikne in se premakne v toplejša območja. Sončna svetloba dodaja energijo s segrevanjem zraka ali vode, vrtenje Zemlje pa daje nekaj energije, vendar gibanje velja za naravno in ne prisilno.
Konvekcijsko hlajenje se pojavi tudi znotraj Zemlje. Staljeno jedro, segreto z razpadom radioaktivnih elementov, se dviga proti zunanji skorji našega planeta. Konvekcija ohladi staljeni material jedra in se počasi pomika nazaj v središče. To gibanje povzroči, da se naše celine počasi premikajo na vrh staljenega jedra, pojav, imenovan gibanje tektonskih plošč.
Prisilno hlajenje je pogosto v domovih in podjetjih. Sistemi za klimatizacijo in ogrevanje uporabljajo prisilno zračno konvekcijo za prenos toplote v zgradbo ali iz nje. Ventilatorji znotraj elektronske opreme so uporabljali prisilno konvekcijsko hlajenje za premikanje zraka po elektronskih komponentah. Hladilni sistemi uporabljajo ventilatorje tako za odvajanje toplote iz kondenzatorskih tuljav, kot tudi za hlajenje kompresorja in premikanje zraka v hladilnem predelu.
Hladilni ventilatorji že stoletja dokazujejo učinke konvekcije. Z izumom električne energije bi lahko elektromotorje uporabljali za pogon namiznih in stropnih ventilatorjev. Prefinjeni stropni ventilatorji, ki vsebujejo termostate za samodejno krmiljenje njihovih funkcij, so na voljo že od poznega 20. stoletja. Vsi temeljijo na istem principu hlajenja človeškega telesa s premikanjem zraka po koži.
Konvekcijo je mogoče kombinirati z izhlapevanjem za izboljšanje učinkovitosti hlajenja. Hladilni sistemi z izhlapevanjem, ki uporabljajo prisilni zrak, ki prehaja skozi mokro izhlapevalno blazinico, za hlajenje notranjih prostorov, so priljubljeni na območjih z zelo nizko vlažnostjo. Ti sistemi hladijo notranji prostor z odvzemom toplote iz vhodnega zraka z izhlapevanjem. Nastali zračni tok je hladnejši, vendar vsebuje več vlage. Izhlapevalni sistemi ne delujejo dobro v območjih z višjo relativno vlažnostjo, ker ne bo prišlo do hlajenja in lahko postane notranjost precej vlažna.