自然通風逆流濕式冷卻塔在我國電力部門使用最多，見圖1-2。這種塔型的通風筒常采用雙曲線形，用鋼筋混凝土澆制，其高度已達170多米。老式的塔筒平面上呈多角形、立面為錐形的，現在己經很少用了。
如圖1-2(b)所示，熱水由管道通過豎管(豎井)送入熱水分配系統，這種分配系統在平面上呈網狀布置，分槽式布水、管式布水或槽管結合布水;然后通過噴濺設備，將水灑到填料上;經填料后成雨狀落入蓄水池，冷卻后的水抽走重新使用。塔筒底部為進風口，用人字柱或交叉柱支承。空氣從進風口進入塔體。穿過填料下的雨區，和熱水流動成相反方向流過填料(故稱逆流式)，通過收水器回收空氣中的水滴后，再從塔筒出口排出。
塔外冷空氣進入冷卻塔后，吸收由熱水蒸發和接觸散失的熱量，溫度增加，濕度變大，密度變小。因此，收水器以上的空氣經常是飽和或接近飽和狀態，其溫度要通過計算確定。初步設計時，可取為冷卻塔進、出水溫的平均值。塔外空氣溫度低、濕度小、密度大。由于塔內、外空氣密度差異，在進風日內外產生壓差。致使塔外空氣源源不斷地流進塔內而無需通風機械提供動力，故稱為自然通風。
為滿足熱水冷卻需要的空氣流量，塔內、外要有足夠的壓差，但塔內、外空氣密度差是有限的，因此自然通風冷卻塔必須建造一個高大的塔筒。填料斷面氣流速度一般為1.0~1. 2m/s，比機械通風冷卻塔氣流速度要小。
逆流方式冷卻效果高，但通氣阻力相對也大，所以填料體積小。填料有點滴式和薄膜式之分，現左大多采用薄膜式填料。這種填料的特點是，水淋過填料時，水的表面積比較固定，在水量增大時其表面積沒有多大變化，所以其淋水密度不宜太大，一般采用6~8(t/(m2·h)),
在高溫、高濕地區，氣壓較低，形成同樣的過塔氣量，需要更高的塔筒，所以對建造這種塔不利，自然通風濕式冷卻塔建造費用高，運行費用低，隨著國際上石油價格的提高，機械運行費用相應增加。自然通風冷卻塔就顯得更經濟，因而被采用的愈來愈多了。
