锅炉地暖系统主要由热源设备、分集水器、地暖盘管和温控装置四部分组成。其核心工作原理是利用锅炉将水加热到设定温度，通过循环水泵推动热水沿管路进入各个房间的地暖盘管，热量以辐射和对流的方式从地面均匀向上传递，使室内温度逐步升高。回水降温后重新流回锅炉加热，形成闭式循环。
具体运行流程如下：锅炉启动后，燃烧器点燃燃料，热量通过主换热器传递给循环水。当水温达到设定值，循环泵开始工作，将热水送入分水器。分水器把热水按设计流量分配到各回路地暖管。地暖管通常采用PE-RT或PE-X材质，盘绕在保温层上方的混凝土回填层中。热水在管内流动时，热量先传导给回填层，再由回填层以辐射形式向房间释放。辐射传热不直接加热空气，而是先加热地面、家具和人体表面，因此室内温度分布呈现“脚暖头凉”的舒适状态，且无明显气流扬尘。
回水经集水器汇合后返回锅炉。锅炉根据回水温度传感器反馈自动调节燃烧功率。当室温接近设定值，房间温控器发出信号，电热执行器关闭对应回路，减少该区域供热量。若所有回路关闭，锅炉自动停机或转入待机。系统通常配备压差旁通阀，防止所有支路关闭时水泵憋压。
与暖气片系统相比，锅炉地暖所需供水温度更低，一般控制在35℃至55℃之间。低温供水有利于提高冷凝锅炉的热效率，也适合与空气源热泵等低温热源联用。地暖系统热惰性较大，升温较慢但蓄热持久，适合连续运行。合理设置回水温度、分室温控和锅炉出水曲线，可显著降低运行能耗，同时保持较高的热舒适度。