Mantijas konvekcija ir process, kurā siltums no Zemes kodola tiek pārnests uz augšu uz virsmu. Tiek uzskatīts, ka apvalka karsēšana ar kodolu rada konvekcijas šūnas, kurās karstais apvalka materiāls paceļas, atdziestot, virzoties uz garozu, līdz tas sasniedz mazāk blīvu materiālu, kurā brīdī tas izplatās un nolaižas. Līdzīgus procesus var novērot jebkurā šķidrumā virs karstas vai siltas virsmas, piemēram, atmosfērā. Tiek pieņemts, ka mantijas konvekcija ir atbildīga par plātņu tektoniku un kontinentālo novirzi, kā arī vulkānismu.
Zeme sastāv no trim galvenajiem slāņiem: kodola, mantijas un garozas. Tiek uzskatīts, ka kodols sastāv galvenokārt no dzelzs un niķeļa, bet tajā ir liels radioaktīvo elementu īpatsvars; šo elementu sabrukšana kopā ar siltumu, kas paliek no Zemes veidošanās, uztur kodolā augstu temperatūru — tiek uzskatīts, ka tā ir no 5,432 līdz 10,832 °F (3,000 un 6,000 °C). Virs kodola atrodas mantija, slānis. no karsta metāla silikāta materiāla, kura biezums ir 1,800 jūdzes (2,900 km), kas, domājams, būtībā ir šķidrs tā augštecē, bet, iespējams, ir ciets lejā. Augšējais slānis ir garoza, ciets mazāk blīva materiāla slānis, kas peld uz mantijas. Tas sastāv no okeāna garozas — okeāna dibena — 4–7 jūdzes (6–11 km) biezas un kontinentālās garozas, kuras biezums ir 19 jūdzes (30 km).
Garoza ir sadalīta kontinentālās plāksnēs, kas ģeoloģiskās vēstures gaitā ir lēnām pārvietojušās viena pret otru, sadalījušās un savienojušās, iespējams, mantijā notiekošo konvekcijas procesu ietekmē. Tiek uzskatīts, ka tur, kur augošs mantijas materiāls tuvojas garozai, uz āru izkliedētā kustība liek garozas posmiem abās pusēs attālināties. Tiek uzskatīts, ka Atlantijas okeāns ir veidojies šādā veidā, un process turpinās arī šodien, un gar Vidusatlantijas grēdu mantijas materiāls veido jaunu okeāna garozu. Ir arī vairāki “karstie punkti”, kur mantijas materiāls veido jaunu zemi virspusē, piemēram, Islande un Havaju salas. Dažos apgabalos, piemēram, Dienvidamerikas rietumu krastā, okeāna garozas daļas var noslīdēt zem kontinentālās garozas un nolaisties dziļi mantijā; tās sauc par subdukcijas zonām.
Lai gan tektonisko plākšņu kustība ir labi noteikta un pamatota ar novērojamiem pierādījumiem, Zemes apvalkā notiekošos procesus, kas virza tektoniku, nevar tieši izpētīt. Šķiet ļoti iespējams, ka tur darbojas konvekcijas procesi, taču to precīzs raksturs joprojām nav skaidrs. Mantijas konvekcijas pētījumos jāizmanto netiešas metodes, piemēram, seismisko viļņu uzvedība un mantijas materiāla ķīmiskā analīze, kas vulkāniskās aktivitātes rezultātā ir izspiests uz virsmas. Ir konstatēts, ka no dažādām vietām ņemti mantijas materiāla paraugi ķīmiski atšķiras viens no otra. Šķiet, ka tas ir pretrunā ar teorētiskajiem modeļiem, kuros konvekcija notiek visā apvalka dziļumā, jo tam vajadzētu novest pie rūpīgas materiāla sajaukšanas, kā rezultātā veidojas ķīmiski viendabīga magma.
Mantijas konvekcijas teorijai ir jāizskaidro mantijas materiāla mainīgais ķīmiskais sastāvs, vienlaikus piekrītot citiem novērojumiem un fiziskajiem ierobežojumiem attiecībā uz apvalka struktūru. Dažos modeļos ir atšķirīgi slāņi, un augšējā slānī notiek konvekcija, bet no apakšējā slāņa paceļas materiāla slāņi. Citas ir saistītas ar sena, dziļa materiāla lāsēm, kas peld apvalka augšējā daļā. Nozīme var būt arī subduktīvās okeāna garozas nepilnīgai sajaukšanai ar mantijas materiālu. Mantijas konvekcija ir aktīvas pētniecības joma, un no 2011. gada nav vienprātības par procesa detaļām.