RTO蓄熱式焚燒設備的蓄熱體中設置分格板，將蓄熱體床層分為幾個獨立的扇形區。廢氣從底部經進氣分配器進入預熱區，使氣體溫度預熱到溫度后進入頂部的燃燒室，并氧化。凈化后的高溫氣體離開氧化室，進入冷卻區，將熱量傳給蓄熱體而氣體被冷卻，并通過氣體分配器排出。而冷卻區的陶瓷蓄熱體吸熱，“貯存”大量的熱量（用于下個循環加熱廢氣）。為防止未反應的廢氣隨蓄熱體的旋轉進入凈化氣出口去，當蓄熱體旋轉到凈化器出口區之前，設有一扇形區作為沖洗區。

廢氣通過引風機進入蓄熱室1吸熱，升溫后進入焚燒室中進一步加熱，使廢氣持續升溫直至成分分解成CO2和H2O。由于廢氣在升溫過程中利用了蓄熱體回收的熱量，所以燃料消耗較少。廢氣經處理后離開燃燒室，進入蓄熱室2釋放熱量后排放，而蓄熱室2的蓄熱體吸熱后用于下個循環加熱新輸入的低溫廢氣。

與此同時，引入部分凈化后的氣體對蓄熱室3進行吹掃以備進行下一輪熱交換。該過程全部完成后切換進氣和出氣閥門，氣體由蓄熱室2進入，蓄熱室3排出，蓄熱室1進行吹掃；再接下來的循環則切換為由蓄熱室3進入，蓄熱室1排出，蓄熱室2進行吹掃，如此交替切換持續運行。此外，為了提高熱能利用率還可在RTO蓄熱式焚燒設備后設置換熱器加強余熱利用。