Konvekcijske struje su kretanja uzrokovana promjenama temperature u tekućim ili plinovitim tijelima. U takvim tijelima topliji materijal ima tendenciju podizanja, istiskujući hladniju materiju, koja cirkulira negdje drugdje; kontinuirano kretanje stvoreno ovim procesom poznato je kao konvekcijska ćelija. Konvekcijske struje odgovorne su za mnoge pojave u svijetu prirode, iako se njihova važnost često zanemaruje. Oceani, olujni oblaci i zemljina kora veliki su sustavi na koje utječu te struje. Na manjim mjerilima mogu se promatrati u loncu kipuće vode ili šalici kave.
Toplina uzrokuje brzo kretanje pojedinih molekula tvari. U tekućini, što u ovom slučaju znači bilo koju tekuću ili plinovitu tvar, te se zagrijane molekule šire, postajući manje gustoće. To uzrokuje njihovo podizanje unutar tekućine, istiskujući sve hladnije molekule koje su već prisutne. Ove hladnije molekule će se kretati drugdje u tekućini; ako naiđu na izvor topline, uzburkaće se i podići, dok će se prethodno zagrijane molekule ohladiti i spustiti. Ovaj učinak stvara konvekcijske ćelije, što zauzvrat uzrokuje konvekcijske struje.
Konvekcijske struje uzrokuju efekte koji se mogu vidjeti u posudi s vodom koja se zagrijava na štednjaku. Voda na dnu posude, najbliže plameniku, brzo se zagrijava i diže se na površinu. Mjehurići pokazuju miješanje zagrijanih molekula vode, koje kruže toplinom dok sva voda ne proključa. Učinak se može lakše uočiti ulivanjem vrhnja u vruću šalicu kave. Čak i bez miješanja, krema će početi kružiti toplijom kavom, a razlika u boji u dvije tekućine čini uzorke konvekcije lakim za uočavanje.
U vrlo velikim razmjerima, konvekcijske struje upravljaju gibanjem atmosfere oko Zemlje. Zrak zagrijavan od sunca kreće se u hladnije regije i područja, uzrokujući promjenu vremenskih obrazaca. Oblaci nastaju kada se topli zrak koji nosi vlagu diže i nailazi na hladniji zrak na višim visinama. Djelovanje konvekcijskih ćelija na oblake može uzrokovati grmljavinu i, povremeno, spektakularnije događaje. Tornada i uragani proizlaze iz nasilne agitacije zraka i vlage uzrokovane toplinom koja se kreće kroz atmosferu.
Među njihovim raznim drugim učincima, konvekcijske struje su također odgovorne za potrese i seizmičku aktivnost. Zemljina površina sastoji se od niza čvrstih kopnenih masa koje plutaju na strujama ukapljenih stijena. Ova podzemna tekućina, nazvana magma, podložna je kretanju konvekcijskih ćelija, baš kao i druge tekućine. Konvekcijske struje u magmi mogu uzrokovati da se kopnene mase, nazvane tektonske ploče, uzdižu ili sudaraju jedna s drugom. To može rezultirati vulkanskim erupcijama, potresima i drugim katastrofalnim seizmičkim aktivnostima.