Низкотемпературные органические отходы, подлежащие обработке, поступают через впускной вентилятор в слой керамического наполнителя теплоаккумулирующей камеры A (керамический наполнитель уже «аккумулировал» тепло от предыдущего цикла). Керамика выделяет тепло и охлаждается, в то время как органические отходы нагреваются до более высокой температуры перед поступлением в камеру сгорания. В камере сгорания горелка сжигает топливо, выделяя тепло, и повышает температуру отработанного газа до заданной температуры окисления 760 °C. Органические соединения в отработанном газе разлагаются на CO₂ и H₂O. Поскольку выхлопные газы предварительно нагреваются в камере накопления тепла, а сам процесс окисления выделяет тепло, горелка требует меньше топлива. Камера окисления служит двум целям: во-первых, для обеспечения достижения выхлопными газами заданной температуры окисления; во-вторых, для обеспечения достаточного времени пребывания для полного окисления.

После очистки до высокой температуры выхлопные газы покидают камеру сгорания и поступают в регенератор C (где керамические носители из двух предыдущих циклов были охлаждены и продуты). Здесь они выделяют тепло, их температура снижается, и затем они выбрасываются. Между тем керамические носители в регенераторе C поглощают тепло, накапливая значительное количество тепловой энергии (которая будет использована для нагрева в следующем цикле). Во время этого цикла регенератор B выполняет функцию продувки.

По завершении впускные и выпускные клапаны камер регенератора проходят однократное переключение: камера регенератора C принимает впускной воздух, камера регенератора B выпускает выхлопные газы, а камера регенератора A проходит продувку. В следующем цикле камера регенератора B принимает впускной воздух, камера регенератора A выпускает выхлопные газы, а камера регенератора C проходит продувку, и эта чередующаяся последовательность продолжается бесконечно.

Когда устройство RTO еще не достигло рабочего состояния или выведено из эксплуатации, отработанные газы могут временно обходить систему и выпускаться через дымоход.

Для повышения экологической безопасности и энергоэффективности за RTO может быть установлен теплообменник для использования остаточного тепла.