Termilisi oksüdeerijaid kasutatakse väikeseid põlevate tahkete ainete või vedelike osakesi sisaldava protsessiõhu saastetõrjemeetodina. Tööstuslikes tingimustes võib väljatõmbeõhk olla väga saastunud ja sellest on mõistlik oksüdeerida (põletada) nii palju kui võimalik, et heitgaas koosneks vähesest, kuid mittetoksilisest süsinikust (tahmast). Termilised oksüdeerijad jagatakse mõnikord mitteleegi oksüdeerijateks, mis kasutavad saasteainete põletamiseks aeglast kuumutamist, ja otsese leegi termilisteks oksüdeerijateks, mis kasutavad leegikuid. Termilised oksüdeerijad võivad hõlmata ka protsessi, mida nimetatakse katalüütiliseks oksüdatsiooniks. Katalüütilise oksüdatsiooni korral lähevad orgaanilised ühendid üle kandematerjali, mis on kaetud katalüsaatoriga, tavaliselt väärismetalliga, näiteks plaatina või roodiumiga, mis soodustab õhus olevate saasteainete põlemist. Katalüütilised oksüdeerijad võivad saasteaineid lagundada palju madalamatel temperatuuridel kui termilised oksüdeerijad, millel puudub katalüütiline toime.
Kõige olulisem erinevus termiliste oksüdeerijate tüüpide vahel on see, kas need on regeneratiivsed või taastavad. Regeneratiivsed termilised oksüdeerijad kasutavad keraamilisi soojusülekandekihte, et saada oksüdatsiooniprotsessist võimalikult palju energiat – sageli kuni 90% kuni 95%. Need soojusülekandekihid toimivad soojusvahetitena, mis on ühendatud retentsioonikambriga, kus orgaanilised ained oksüdeeritakse. Rekuperatiivne termiline oksüdeerija kasutab plaadi, kesta või toru kujul olevat soojusvahetit, et soojendada sissevõetud õhku oksüdatsiooniprotsessist saadava soojusenergiaga. Need süsteemid on vähem tõhusad kui regeneratiivsed termilised oksüdeerijad, võttes tagasi ainult umbes 50–75% toodetud soojusest.
Üks tehnoloogia, mida kasutatakse termiliste oksüdeerijate efektiivsuse suurendamiseks, on rootorkontsentraatorid. Rootori kontsentraatorid vähendavad kogu süsteemi läbiva õhu kogust ja suurendavad orgaaniliste ainete kontsentratsiooni oksüdatsioonivoos. Sissetulev saastunud õhk voolab läbi adsorbeeriva ainega kaetud pidevalt pöörleva ratta. Puhas õhk voolab atmosfääri. Ratast puhastatakse desorptsioonigaasiga, mis tekitab väikese, väga kontsentreeritud orgaanilise aine voo, mida saab seejärel tõhusalt oksüdeerida.
Termiliste oksüdeerijate ja katalüütiliste oksüdeerijate kõige olulisem parameeter on nende hävitamise efektiivsus, mis jääb tavaliselt vahemikku 90–99%. Mida suurem on hävitamise efektiivsus, seda vähem saasteaineid atmosfääri paisatakse. Ühine hävitamise efektiivsuse määramise ühik on milligrammid lenduvate orgaaniliste ühendite kuupmeetri kohta. Nende hävitamise efektiivsuse saavutamiseks töötavad katalüütilised oksüdeerijad temperatuuril 400–600 °F (umbes 204–316 °C), termilised oksüdeerijad temperatuuril 1000–1800 °F (umbes 538–982 °C).