水冷壁是鍋爐中一個非常重要的組成部分，其主要作用包括吸收爐膛內的高溫輻射熱量以加熱工質、使煙氣得到冷卻、保護爐牆、簡化爐牆結構、減輕爐牆重量、保證蒸汽品質以及在蒸發同樣多水的情況下比採用對流管束節省鋼材。
水冷壁通常由多排鋼管組成，分布在鍋爐爐膛的四周，其內部流動著水或蒸汽，外部則暴露在高溫的火焰或煙氣中，接收熱量。這樣，水冷壁能夠有效地將熱量傳遞給管內的水或蒸汽，促使其轉化為飽和蒸汽或熱水，從而為鍋爐的運行提供必要的蒸汽或熱水。
此外，水冷壁還對爐牆起到保護作用，通過降低爐牆的溫度，防止其受到高溫的侵蝕和損壞。在大容量的鍋爐中，由於爐內火焰溫度很高，熱輻射的強度很大，水冷壁能夠吸收高達40～50%甚至更多的熱量。除了少數小容量的鍋爐外，現代的水管鍋爐通常以水冷壁作為其最主要的蒸發受熱部分。