Een petroleumkachel is, zoals de naam al zegt, een soort kachel die voor het produceren van warmte gebruik maakt van de verbranding van petroleum. Dit is een destillaat van aardolie dat verkregen wordt nadat er benzine is gevormd. Een andere benaming voor petroleum is kerosine en wordt ook gebruikt als brandstof voor onder andere straalmotoren.
In veel gevallen hebben petroleumkachel een brandstofreservoir dat is ingebouwd en lozen ze hun verbrandingsresten direct in de ruimte waarin de kachel is geplaatst. Vaak worden petroleumkachels dan ook alleen ingezet om een ruimte bij te verwarmen of als noodverwarming. Alleen in landen waar er geen aardgasnetwerk aanwezig is, zoals bijvoorbeeld in Japan, dienen petroleumkachels wel als middel voor hoofdverwarming.
De werking van een petroleumkachel is als volgt: er wordt een lont in de vorm van een cilinder (de kous genoemd) in een badje van petroleum gedompeld en aangestoken. De vlam die ontstaat zorgt voor de afgifte van warmte. De vlamhoogte wordt bepaald door de lengte van de kous terwijl het maximale verwarmingsvermogen wordt bepaald door de diameter van de kous.
Moderne kousen zijn uit twee delen opgebouwd: een hittebestendig bovendeel dat bestaat uit vezels van glasfiber en een onderkant die is gemaakt van vilt of katoen. De capillaire werking zorgt ervoor dat de petroleum naar de top van de kous wordt gezogen waar de verbranding dan kan plaatsvinden. Op het moment dat de kachel voldoende op temperatuur is gekomen zal de petroleum in het bovendeel, onder invloed van de hitte, overgaan in gasvorm. Dit gas ontbrandt enkele millimeters boven de kous.
Om zeker van te zijn van een volledige verbranding is een petroleumkachel uitgerust met een geperforeerde en gegolfde buis waarin de kous wordt geplaatst die werkt als een soort schoorsteen. Zo wordt er voldoende zuurstof aangezogen en kan er een volledige verbranding optreden.