O calor é perdido em vários pontos por todo o sistema de caldeira, como gases de combustão, perda de calor de canos, exaustão de caldeira e ar quente ventilado de salas de aquecimento. Caldeiras de recuperação de calor residual usam esse calor para gerar vapor adicional para aplicações industriais.
Caldeiras de recuperação de calor residual operam no mesmo princípio de uma caldeira típica, mas retiram a energia dos gases de exaustão em vez de seu queimador. Os gases de exaustão quentes vêm de um forno de processo e entram em uma grande câmara. Os gases então se movem sobre tubos contendo água fria, e o calor viaja para a água de temperatura mais baixa e aumenta sua temperatura até atingir seu ponto de ebulição e se tornar vapor. O gás residual resfriado e o vapor então saem da caldeira separadamente.
O vapor viaja por tubos distribuídos por toda a sua instalação para aumentar a temperatura, ou pode mover turbinas para gerar eletricidade. Se o gás residual aquecido não tiver energia suficiente para evaporar toda a água em vapor, um queimador auxiliar pode aumentar a saída de vapor.