Durante o funcionamento de um oxidador térmico de recuperação, o ar que contém COV é direccionado para a ventoinha do sistema e é descarregado para o permutador de calor do sistema. O ar é pré-aquecido através do tubo que se encontra na parte lateral do permutador de calor e passa posteriormente para o queimador, onde a temperatura do ar contaminado é aumentada até à de oxidação térmica.
Quando a temperatura do ar que contém COV é elevada até à de oxidação térmica durante o tempo de permanência especificado (0,5 – 2,0 segundos), ocorre uma reacção exotérmica. Os COV no fluxo de ar são transformados em dióxido de carbono e vapor de água. O ar quente e purificado passa então pelo exterior do costado do permutador de calor, onde a energia libertada pela reacção é utilizada para pré-aquecer o ar que entra.
O permutador de calor reduz o consumo de combustível do sistema, já que este é auto-sustentado com níveis moderados do LIE. Por último, o ar sem contaminantes é libertado para a atmosfera.