Konvektiovirrat ovat nesteiden tai kaasumaisten kappaleiden lämpötilan muutoksista aiheutuvia liikkeitä. Tällaisissa kappaleissa lämpimämmällä materiaalilla on taipumus nousta ja syrjäyttää kylmempää ainetta, jota kierrätetään muualla; tämän prosessin luoma jatkuva liike tunnetaan konvektiokennona. Konvektiovirrat ovat vastuussa monista luonnonilmiöistä, vaikka niiden merkitys usein unohdetaan. Valtameret, myrskypilvet ja maankuori ovat kaikki suuria virtauksia. Pienemmissä mittakaavoissa ne voidaan havaita kattilassa kiehuvaa vettä tai kupillista kahvia.
Lämpö saa yksittäiset ainemolekyylit liikkumaan nopeasti. Nesteessä, joka tarkoittaa tässä tapauksessa mitä tahansa nestemäistä tai kaasumaista ainetta, nämä lämmitetyt molekyylit laajenevat ja muuttuvat vähemmän tiheiksi. Tämä saa ne nousemaan nesteen sisällä ja syrjäyttämään jo olemassa olevat viileämmät molekyylit. Nämä viileämmät molekyylit siirtyvät muualle nesteeseen; jos he kohtaavat lämmönlähteen, ne kiihtyvät ja nousevat, kun taas aiemmin lämmitetyt molekyylit jäähtyvät ja laskeutuvat. Tämä vaikutus luo konvektiokennoja, mikä puolestaan aiheuttaa konvektiovirtoja.
Konvektiovirrat aiheuttavat vaikutuksia, jotka voidaan nähdä uunin vesilämmityksessä. Vesi pannun pohjassa, lähinnä poltinta, kuumenee nopeasti ja nousee pintaan. Kuplat osoittavat kuumennettujen vesimolekyylien sekoittumista, jotka kiertävät lämpöä, kunnes kaikki vesi kiehuu. Vaikutus voidaan havaita helpommin kaatamalla kermaa kuumaan kahvikuppiin. Jopa sekoittamatta kerma alkaa kiertää kuumemman kahvin läpi, ja näiden kahden nesteen väriero tekee konvektiokuvioiden havaitsemisesta helppoa.
Hyvin suuressa mittakaavassa konvektiovirrat säätelevät ilmakehän liikettä maapallon ympärillä. Auringon lämmittämä ilma siirtyy viileämpiin alueisiin ja alueisiin aiheuttaen sääolosuhteiden muutoksen. Pilviä syntyy, kun lämmintä kosteutta kantava ilma nousee ja kohtaa viileämmän ilman korkeammalla. Konvektiokennojen toiminta pilvissä voi aiheuttaa ukkosmyrskyjä ja toisinaan näyttäviä tapahtumia. Tornadot ja hurrikaanit johtuvat sekä ilman että kosteuden voimakkaasta levottomuudesta, joka johtuu ilmakehän läpi liikkuvasta lämmöstä.
Monien muiden vaikutustensa lisäksi konvektiovirrat ovat myös vastuussa maanjäristyksistä ja seismisestä toiminnasta. Maapinta muodostuu joukosta kiinteitä maamassoja, jotka kelluvat nesteytetyn kiven virtauksissa. Tämä maanalainen neste, nimeltään magma, on konvektiokennojen liikkeen alainen, aivan kuten muutkin nesteet. Magman konvektiovirrat voivat aiheuttaa maamassojen, nimeltään tektoniset levyt, nousun tai törmäyksen toisiinsa. Tämä voi johtaa tulivuorenpurkauksiin, maanjäristyksiin ja muihin katastrofaalisiin seismisiin toimintoihin.