热力除氧是以加热的方式除去水中溶解氧及其他气体的方法。即将蒸汽通人除氧器内，把水加热到沸腾温度，使溶于水中的气体解析出来，随余汽排出。

根据气体溶解定律(亨利定律)，任何气体在水中的溶解度与该气体在气水界面上的分压力成正比例。在敞开的设备中(即大气压力下)，随着水温升高，蒸汽的分压升高、各种溶解气体的分压降低。当水沸腾时，水界面上的蒸汽压力与大气压力相等。此时各种溶解气体的分压均等于零，即气体在水中的溶解度等于零，水不再具有溶解气体的能力。这时候氧就会从水中解吸出来，这就是热力除氧的原理。热力除氧法不仅能除去水中的溶解氧也可以除去其他各种溶解气体，包括游离二氧化碳。因此热力除氧器也可称为热力除气器。

热力除氧必须将水加热到沸点。不同压力下水的沸点不同。在标准大气压下，水的沸点为100℃，热力除氧器应在100℃运行。压力大于标准大气压时在高于100℃运行。负压时则在低于100℃运行。