Oksidator termal digunakan sebagai metode pengendalian polusi untuk proses udara yang mengandung partikel kecil padatan atau cairan yang mudah terbakar. Udara buangan di lingkungan industri mungkin sangat tercemar, dan masuk akal untuk mengoksidasi (membakar) sebanyak mungkin, sehingga gas buang hanya terdiri dari sedikit karbon (jelaga) yang tidak beracun. Pengoksidasi termal kadang-kadang dibagi menjadi pengoksidasi non-api, yang menggunakan pemanasan lambat untuk membakar polutan, dan pengoksidasi termal nyala langsung, yang menggunakan gumpalan api. Oksidator termal juga dapat mencakup proses yang disebut oksidasi katalitik. Dalam oksidasi katalitik, senyawa organik melewati bahan pendukung yang dilapisi dengan katalis, umumnya logam mulia seperti platinum atau rhodium, yang mendorong polutan di udara untuk terbakar. Pengoksidasi katalitik dapat memecah polutan pada suhu yang jauh lebih rendah daripada pengoksidasi termal yang tidak memiliki tindakan katalitik.
Perbedaan paling signifikan antara jenis oksidator termal adalah apakah mereka regeneratif atau penyembuhan. Pengoksidasi termal regeneratif menggunakan tempat tidur perpindahan panas keramik untuk memulihkan energi sebanyak mungkin dari proses oksidasi — seringkali sebanyak 90% hingga 95%. Tempat tidur perpindahan panas ini bertindak sebagai penukar panas, digabungkan ke ruang retensi di mana organik teroksidasi. Pengoksidasi termal penyembuhan menggunakan penukar panas dalam bentuk pelat, cangkang, atau tabung untuk memanaskan udara masuk dengan energi panas dari proses oksidasi. Sistem ini kurang efisien daripada oksidasi termal regeneratif, hanya memulihkan sekitar 50% hingga 75% dari panas yang dihasilkan.
Salah satu teknologi yang digunakan untuk meningkatkan efisiensi oksidator termal adalah konsentrator rotor. Konsentrator rotor mengurangi jumlah keseluruhan udara yang mengalir melalui sistem dan meningkatkan konsentrasi organik dalam aliran oksidasi. Udara tercemar yang masuk mengalir melalui roda yang terus berputar yang ditutupi dengan zat penyerap. Udara bersih mengalir ke atmosfer. Roda dibersihkan dengan memaparkannya ke gas desorpsi, menghasilkan aliran organik kecil yang sangat terkonsentrasi yang kemudian dapat dioksidasi secara efisien.
Parameter terpenting untuk oksidator termal dan oksidasi katalitik adalah efisiensi penghancurannya, yang biasanya berkisar antara 90% dan 99%. Semakin tinggi efisiensi penghancuran, semakin sedikit polutan yang dilepaskan ke atmosfer. Satuan umum untuk menentukan efisiensi penghancuran adalah dalam satuan miligram per meter kubik senyawa organik yang mudah menguap. Untuk mencapai efisiensi penghancuran ini, pengoksidasi katalitik beroperasi pada 400 hingga 600 °F (sekitar 204-316 °C), pengoksidasi termal pada 1000 hingga 1800 °F (sekitar 538-982 °C).