自然通风冷却塔（natural draft cooling tower）靠塔内外的空气密度差或自然风力形成的空气对流作用进行通风的冷却塔。

循环水通过上水管道、竖井到主水槽，分配到分水槽、配水槽，再由喷嘴喷洒，向下喷洒的高温水与向上流动低温空气相接触，产生接触传热，同时，还会因为水的蒸发产生蒸发传热，热水表面的水分子不断转化为水蒸气，在该过程中，从热水中吸收热量，使水得到冷却。填料的作用是增大水与空气的接触面积，增长接触时间，故要求填料的亲水性强，通风阻力小。

空气从进风口进入塔体．穿过填料下的雨区，和热水流动成相反方向流过填料（也称逆流式），塔外冷空气进人冷却塔后，吸收由热水蒸发和接触散失的热量，温度增加，湿度变大，密度变小．而塔外空气温度低、湿度小、密度大。由于塔内、外空气密度差异，在进风口内外产生压差，致使塔外空气源源不断地流进塔内。