随着锅炉用水造成锅炉氧腐蚀的现象被人们发现以后，锅炉用水进行除氧已经列入重点。针对这一现象，各种除氧方法逐渐被人们所采用。但是，这些新型的除氧方法还是无法满足大型蒸汽锅炉的运行条件。热力除氧器的原理是根据气体溶解定律（道尔顿和亨利定律）：任何气体在水中的溶解度与此气体在汽水分界面上的分压力成正比。在敞开设备中水温升高时，汽水分界面上水蒸气分压增大，各种气体的分压降低，在水中的溶解度将下降。当水温达到沸点时，汽水界面上的水蒸气压力和外界压力相等，其他气体的分压降低到零，各种气体均不能溶解于水中，原来溶解在水中的各种气体将解析出来。因此热力除氧器不仅能除氧，还能除去水中的CO2等气体。
热力除氧器利用氧气在水中的溶解性的特性，通过蒸汽对锅炉补给水进行加热，根据亨利定律和道尔顿定律，溶解于水中的氧气和二氧化碳等非冷凝性气体自水中析出，在通过除氧头顶部的排气口排放出去，从而达到除氧的目的。