燃氣輪機中使噴入的燃料與從壓氣機來的高壓空氣混合燃燒從而形成高溫燃氣的設備。它能在近乎等壓的條件下把燃料中的能量釋放出來，直接加熱工質(空氣)以提高其作功能力。通常，它是用鋼板和高溫合金板料製成的。
燃燒過程的特點 為瞭適應燃氣輪機輕小的等點，燃燒室的尺寸都設計得比較緊湊，一般它在單位時間和單位體積內能夠燃燒釋放出比常壓鍋爐大10～300倍的熱量，因而燃燒過程是在高熱強強度、高速流動的連續氣流中進行的。此外，由於進入燃氣透平的燃氣初溫的限制，供給燃燒室的空氣流量與燃料流量的比值總是比理論燃燒條件下的配比關系大得多，而且氣流的溫度、壓力和流速都隨燃氣輪機負荷的改變而發生較大幅度的變化，有時還要求同一個燃燒室能夠兼燒多種燃料。這些特點使得燃燒過程甚難組織，為此必須采取特殊措施。否則，燃燒室會被燒壞，火焰容易被吹滅，燃料不能完全燃燒，火焰會伸得過長而燒毀燃氣透平。
結構 燃燒室通常有圓筒型、分管型、環管型和環型之分。圖中是一種分管型燃燒室。它由擴壓段、外殼、火焰筒、燃料噴嘴、點火器和燃氣導管等部件組成。在火焰筒上一般都裝有旋流器，並開設一次空氣射流孔、二次空氣摻混射流孔和冷卻空氣射流孔。此外，為瞭把火焰筒安裝在外殼中，還設置有定位元件。在分管型和環管型燃燒室中，為瞭點火傳焰和平衡各燃燒室之間的壓力，還裝設有聯焰管，使各火焰筒的燃燒空間能夠彼此溝通。
工作過程 對於圖中的燃燒室來說，由壓氣機（即壓縮機）送來的高壓空氣，首先在擴壓段中擴壓降速，以減小氣流流經燃燒室時的流阻損失，同時使火焰能在速度稍低的火焰筒中穩定地燃燒，以防被吹滅。進入燃燒室的空氣分流成為幾個部分逐漸流入火焰筒，以適應空氣流量與燃料流量的比值總是比理論燃燒條件下的配比關系大很多的特點。其中之一稱為“一次空氣”，它分別由旋流器和一次空氣射流孔流入火焰筒前端的燃燒區，與由燃料噴嘴供來的燃料混合和燃燒，轉化成為1500～2000℃的燃氣，這部分空氣大約占進入燃燒室的總空氣流量的25％；另一部分空氣稱為“冷卻空氣”，它通過許多排冷卻空氣射流孔，沿著火焰筒的內壁表面流動，形成冷卻空氣保護膜，與在外殼和火焰筒之間流動的氣流一起，冷卻高溫的火焰筒壁，使其免遭燒壞。剩下的那部分空氣則稱為“二次摻混空氣”，它由開在火焰筒尾部的摻混射流孔噴射到由燃燒區流來的高溫燃氣中去，以使燃氣溫度能夠比較均勻地降低到燃氣初溫的設計值。這股燃氣通過燃氣導管送到燃氣透平中去作功。調整各股空氣流量的分配規律、改善燃料霧化質量及其與一次空氣流的配比關系，設計良好的燃燒室和燃料噴嘴的結構，可以保證滿意的燃燒性能。
性能指標 一個設計良好的燃燒室應能達到以下性能指標：①燃燒穩定性好，在任何運行情況下都不會發生熄火或強烈的火焰脈動現象；②燃燒效率高，通常要求在90～99％之間變化；③燃燒火焰短，不致伸入燃氣透平；④出口的燃氣溫度場均勻，或者按設計所要求的溫度場規律分佈；⑤流阻損失小，相對總壓降大約為3～6％；⑥結構緊湊、輕小，單位時間內能在單位容積的燃燒空間中燃燼更多的燃料，燃燒熱強度大約是35～190瓦／（牛·米）；⑦點火性能好；⑧高溫元件冷卻良好，嚴防燒壞或發生翹曲變形，火焰筒的最高壁溫一般不超過700～750℃；⑨火焰筒應有數千到上萬小時的使用壽命；⑩排氣中污染物的含量符合環境保護條例的規定。