Dążenie do jak najpełniejszego wykorzystania energii zawartej w paliwach doprowadziło do skonstruowania kotłów kondensacyjnych - ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska.

Kotły kondensacyjne to urządzenia odzyskujące tę część energii cieplnej, która w kotłach tradycyjnych tracona jest wraz z parą wodną. Podstawowym elementem każdego kotła jest wymiennik ciepła. W kotłach kondensacyjnych są albo dwa niezależne wymienniki albo jeden - dwustopniowy. Pierwszy - tak zwany pierwotny - działa tak, jak w kotle niekondensacyjnym. Spaliny są w nim znacznie schładzane, ale nie poniżej temperatury punktu rosy. Tajemnica kotłów kondensacyjnych to drugi wymiennik, zwany wtórnym lub kondensacyjnym, w którym spaliny są schładzane poniżej temperatury punktu rosy. W praktyce wynosi ona około 56°C - w przypadku spalin z kotłów zasilanych gazem ziemnym, około 52°C - w przypadku spalin z kotłów na gaz płynny, około 47°C - w przypadku spalin z kotłów olejowych. Spaliny są schładzane przez wodę wracającą z instalacji do kotła, więc jej temperatura musi być odpowiednio niska.

Z tego powodu parametry wody grzewczej w instalacji c.o. zasilanej przez kocioł kondensacyjny są niższe niż w instalacji z kotłem tradycyjnym. Ma to wpływ na całą instalację: wielkość grzejników, średnice rur i armatury, parametry pompy obiegowej. Rodzaj kotła powinno się więc wybierać, zanim zaprojektuje się instalację.

W wyniku schładzania spalin woda ogrzewa się, a para wodna zawarta w spalinach wykrapla się na zewnętrznych ściankach wymiennika ciepła w postaci kondensatu (czyli wody z rozpuszczonymi w niej toksycznymi związkami, które powstały w procesie spalania). Dzięki wtórnemu schładzaniu spaliny opuszczające kocioł mają bardzo niską temperaturę. W nowoczesnych kotłach temperatura spalin jest tylko 10-15°C wyższa od temperatury wody powracającej z instalacji c.o. Im więcej energii cieplnej uzyskuje się ze spalin, tym wyższa jest sprawność kotła.

Kotły kondensacyjne są znacznie droższe od zwykłych kotłów, ale zużywają mniej paliwa.

Tradycyjne niekondensacyjne kotły nie wykorzystują całej energii zawartej w spalanym w nich paliwie. Część, zwana ciepłem utajonym, ulatuje z parą wodną wraz ze spalinami.

Kotły kondensacyjne różnią się od niekondensacyjnych materiałem, z którego muszą być wykonane, aby nie zniszczyły ich kwaśne skropliny.

Kotły kondensacyjne przy niewielkim obciążeniu mają najwyższą sprawność. Nie trzeba się obawiać zakupu kotła o mocy większej od zapotrzebowania na ciepło do c.o. W kotłach kondensacyjnych wyposażonych w regulację pogodową praca z niepełnym obciążeniem oznacza niższą temperaturę wody w instalacji, a więc skuteczniejsze schłodzenie spalin i intensywną kondensację oraz mniejsze straty ciepła przez obudowę kotła.