Lò tầng sôi có cấu tạo có cấu tạo hình trụ, tường bằng gạch chịu lửa bên trong có sử dụng một tầng vật liệu đang “sôi” của cát hoặc nhôm, đá vôi, vật liệu gốm… mà tại đó quá trình đốt cháy diễn ra. Thiết bị ngoại vi quan trọng nhất của lò là quạt thổi khí, vừa có chức năng tạo tầng sôi vừa có nhiệm vụ cấp khí cháy cho lò. Trong trường hợp cần xử lý khí thải của lò phải trang bị thêm quạt ly tâm. Chất thải được nạp trực tiếp và bên trên hoặc bên trong của tầng sôi tùy thuộc vào độ ẩm của bùn. Với chất thải có độ ẩm cao cần phải nạp liệu về phía trên so với tang sôi để đảm bảo thời gian và hiệu quả tách ẩm và trường hợp này cần diện tích bề mặt tầng sôi, dẫn đến yêu cầu về diện tích tiết diện lò phải lớn. Ngược lại, tiết diện lò có thể nhỏ hơn nếu chất thải nạp vào bên trong tầng sôi.
Do đặc điểm cấu tạo, chất thải sau khi nạp vào lò tầng sôi đạt được sự tiếp xúc mãnh liệt với không khí để thực hiện quá trình thiêu đốt hiệu quả, các thành phần cháy được và tách hết độ ẩm. nhiệt độ tầng sôi thường dao động trong khoảng 1300- 1500oK, tùy thuộc vào trạng thái vật lý của chất thải được đốt. Thời gian lưu của không khí trong lò khá lớn từ 3-6 giây.
Tro còn lại sau khi đốt sẽ trộn lẫn với vật liệu tầng sôi, một phần theo dòng khí thải ra ngoài. Với chất thải chứa các muối kim loại tro sau khi đốt thường gây ra hiện tượng kết tụ tầng sôi, kéo theo sự kết hợp chúng thành các hạt
rắn lớn dễ dàng lắng tụ, dẫn đến giảm hiệu quả sử dụng tầng sôi và hiệu suất làm việc của lò.