锅炉的燃烧方式直接关系到燃料能否充分释放热量、炉膛结构如何设计以及运行调节的复杂程度。按照燃料在炉内的运动状态和燃烧组织方式，常见的锅炉燃烧可分为层状燃烧、悬浮燃烧、流化床燃烧和旋风燃烧等几种基本类型。
层状燃烧是最传统的方式，主要适用于小型燃煤锅炉和部分生物质锅炉。燃料以一定厚度铺在炉排上，空气从炉排下方穿过燃料层，燃烧主要在燃料层表面和内部逐步进行。层状燃烧的优点是设备简单、操作直观、对燃料粒度要求不高，但燃烧效率相对较低，负荷调节速度慢，容易出现燃烧不完全和黑烟现象。根据炉排形式不同，又可分为固定炉排、链条炉排、往复炉排等，其中链条炉排应用较广，能实现连续加煤和排渣。
悬浮燃烧又称室燃，是现代大中型锅炉的主要燃烧方式。煤粉、燃油或燃气通过燃烧器喷入炉膛，在炉膛空间内呈悬浮状态与空气混合并迅速着火燃烧。煤粉炉需要配备制粉系统，将原煤磨成细粉后由一次风送入炉膛，二次风补充助燃并组织空气动力场。悬浮燃烧的炉膛热强度高，燃烧速度快，锅炉容量可以做得很大，效率也较高，但对燃料品质波动敏感，需要较完善的点火、火焰检测和灭火保护装置。燃油锅炉和燃气锅炉同样属于悬浮燃烧，只是燃烧器结构和配风方式有所区别。
流化床燃烧是近几十年来发展较快的一种洁净燃烧技术。燃料颗粒在从布风板均匀上升的气流作用下处于流化状态，像沸腾的液体一样上下翻腾，与空气充分接触完成燃烧。根据流化速度不同，分为鼓泡流化床和循环流化床。循环流化床锅炉的燃料适应性极强，可以燃用劣质煤、煤矸石、污泥甚至部分工业废料，炉内温度一般控制在850至900摄氏度，有利于抑制氮氧化物生成，配合石灰石添加还能实现炉内脱硫。不过流化床锅炉的受热面磨损、分离器效率和运行控制要求较高，设备初投资也相对较大。
旋风燃烧是一种特殊的高强度燃烧方式。燃料和空气以高速切向进入圆筒形旋风炉膛，形成强烈旋转气流，燃料颗粒在离心力作用下被甩向炉壁并形成熔渣膜，燃烧过程在高温和高湍流条件下完成。旋风炉的容积热负荷很高，可以燃烧较粗的煤粉甚至碎煤粒，灰渣以液态排出，但排渣控制复杂，氮氧化物生成量偏高，目前应用范围较窄。
此外，按照燃烧过程是否分级，还有空气分级燃烧、燃料分级燃烧等低氮燃烧组织方式。这些方式并非独立的燃烧类型，而是在上述基本燃烧方式基础上对配风和燃料供给进行优化，以降低氮氧化物排放。实际工程中，选择何种燃烧方式需要综合考虑燃料种类、锅炉容量、环保要求、运行成本和维护难度。大型电站锅炉以煤粉悬浮燃烧和循环流化床燃烧为主，工业锅炉则根据燃料供应条件在链条炉排、室燃炉和流化床炉之间灵活选择。理解不同燃烧方式的特点，有助于在锅炉设计、改造和运行调整中做出更合理的判断。