연료와 공기를 혼합시키지 않고 연료만 버너로부터 분출시켜 연소에 필요한 공기는 모두 화염의 주변에서 확산에 의해 공기와 연료를 서서히 혼합시키면서 연소시키는 방식을 말한다. 확산연소는 기체 연료의 연소법으로 많이 이용되며, 이 확산 연소의 연소 과정은 비교적 느려서 연소 부하율이 작고 그 화염, 소위 확산 화염은 일반적으로 길게 늘어져 적황색을 띄며 화염 온도는 약 900℃로서 가스 연소 중에서 가장 낮다. 확산 화염이 보일러의 전열면에 직접 접촉하면 탄소입자의 온도가 저하하여 불완전 연소로 그을음화 하기 쉬운 경향이 있다. 그러나 확산연소에서는 예혼합 연소방식에 의한 가스 연소의 경우와 같이 플래시 백(flash back, 逆火)의 위험이 전혀 없기 때문에 가스 연소 보일러에서는 대부분 확산 연소 방식을 이용하고 있다.