利用液體在對流運動中與固體接觸而轉移熱量的熱控制方法，簡稱對流式熱控制。用這種方法可以控制航天器各種儀器、設備和艙內環境溫度。這種方法換熱能力大，易於控制，可用來調整航天器內部的熱量分配和排除廢熱。各類載人航天器、一些人造地球衛星和航太服多採用這種方法。
流體對流迴圈熱控制系統通常包括驅動風機或泵、流體通道、熱交換表面、輻射散熱器、熱交換器和溫度控制器等。流體在通道中流動，將熱量從熱交換面上帶走，通過熱交換器把熱量分配到到航天器的不同部分，最後經輻射散熱器將餘熱排向空間。溫度控制器根據預定的溫度要求，通過開、停風機或調節閥門來控制循環流體的流量。這種系統在空間應用時，應能適應高真空、極低溫、失重等空間環境並滿足可靠性高、重量輕和功耗小的要求。各類載人航天器普遍采用液體-氣體對流循環熱控制系統，如美國的“阿波羅”號飛船和蘇聯的“聯盟”號飛船。一些大型人造地球衛星采用氣體對流循環熱控制系統，“月球”號探測器的月球車使用的就是這種系統。