Konvektionsprocessen är det huvudsakliga sättet för värmeöverföring i en vätska som utsätts för en värmekälla. Vanligtvis värms vätskan, som kan vara en vätska eller en gas, underifrån av en varm yta; ökningen i temperatur resulterar i en minskning av densiteten, vilket gör att vätskan stiger och svalare vätska strömmar inåt för att ersätta den. När den stiger förlorar den värme till omgivningen och blir tätare och tyngre än vätskan nedanför. Den kan inte sjunka genom denna stigande vätska, så den sprider sig horisontellt innan den faller tillbaka mot ytan och dras mot sin startpunkt av den stigande vätskan. Detta system är känt som en konvektionscell och är ett kännetecken för vätskedynamik som kan observeras i en mängd olika situationer, från vatten som värms upp i en kastrull till processer på planet- eller stjärnskala.
Jordens atmosfär har konvektionsceller i stor skala: ekvatorialområdena tar emot mer värme från solen än polerna, vilket gör att varm luft stiger och sedan strömmar mot högre breddgrader, där den sjunker ner för att strömma tillbaka mot ekvatorn och bildar en enorm konvektionscell på vardera sida. Dessa är kända som Hadley-celler. Vattenånga i den stigande luften kondenseras när luften svalnar på högre höjder och kan bilda höga cumulonimbusmoln som producerar åskväder. Luften sjunker i allmänhet omkring 30 grader norr och söder om ekvatorn, vid vilken tidpunkt den har förlorat det mesta av sin fuktighet; som ett resultat är dessa regioner vanligtvis torra och innehåller några av världens stora öknar. Den efterföljande rörelsen av luft tillbaka mot ekvatorn är ansvarig för passadvindarna.
Värme från jordens kärna upprätthåller cirkulationen av het, flytande sten i den övre manteln och bildar konvektionsceller under jordskorpan. Den resulterande rörelsen av smält eller halvsmält sten driver processen som kallas plattektonik som är ansvarig för att dela skorpan i kontinentala ”plattor” som rör sig i förhållande till varandra. Detta fenomen är ansvarigt för jordbävningar och vulkanisk aktivitet. Områden på jordens yta som sitter direkt ovanför en konvektionscell kan delas och flytta isär och bilda nya plattor, till exempel i Afrikas Rift Valley. En befintlig platta, som drivs av konvektionsströmmar nedanför, kan trycka in i en annan platta och bygga bergskedjor som Himalaya.
Konvektionsceller finns också i solen. Bilder av solens yta avslöjar en granulär struktur som består av ljusa, heta områden omgivna av mörkare, kallare gränser. Varje granul indikerar toppen av en konvektionscell som bildas av plasma som värms upp underifrån och stiger till ytan, kyls sedan ut och sjunker igen vid gränsen.