RTO蓄热式焚烧设备的蓄热体中设置分格板，将蓄热体床层分为几个独立的扇形区。废气从底部经进气分配器进入预热区，使气体温度预热到温度后进入顶部的燃烧室，并氧化。净化后的高温气体离开氧化室，进入冷却区，将热量传给蓄热体而气体被冷却，并通过气体分配器排出。而冷却区的陶瓷蓄热体吸热，“贮存”大量的热量（用于下个循环加热废气）。为防止未反应的废气随蓄热体的旋转进入净化气出口去，当蓄热体旋转到净化器出口区之前，设有一扇形区作为冲洗区。

废气通过引风机进入蓄热室1吸热，升温后进入焚烧室中进一步加热，使废气持续升温直至成分分解成CO2和H2O。由于废气在升温过程中利用了蓄热体回收的热量，所以燃料消耗较少。废气经处理后离开燃烧室，进入蓄热室2释放热量后排放，而蓄热室2的蓄热体吸热后用于下个循环加热新输入的低温废气。

与此同时，引入部分净化后的气体对蓄热室3进行吹扫以备进行下一轮热交换。该过程全部完成后切换进气和出气阀门，气体由蓄热室2进入，蓄热室3排出，蓄热室1进行吹扫；再接下来的循环则切换为由蓄热室3进入，蓄热室1排出，蓄热室2进行吹扫，如此交替切换持续运行。此外，为了提高热能利用率还可在RTO蓄热式焚烧设备后设置换热器加强余热利用。