Termoelektrana koristi paru za vrtenje turbina, koje zauzvrat napajaju električne generatore. Većina elektrana u svijetu za rad koristi toplinsku energiju. Termoelektrana se obično definira vrstom goriva koje se koristi za zagrijavanje vode i stvaranje pare. Ugljen, nafta, pa čak i solarna i nuklearna energija mogu se koristiti za stvaranje pare potrebne za pokretanje termoelektrane.
Mnoge termoelektrane rade na djelomično zatvorenoj petlji, koristeći ono što je poznato kao Rankineov ciklus. Voda se zagrijava gorivom, kao što je ugljen ili nuklearna energija, dok ne postane para. Para prolazi kroz niz komora koje je čine jačom, toplijom i snažnijom. Para dolazi do turbina i vrti ih, a zatim se gura u prostor za hlađenje gdje se može ponovno kondenzirati u vodu. Voda se zatim može ponovno upotrijebiti za stvaranje pare, dovršavajući petlju.
Jedna vrsta termoelektrane koja emitira korak grijanja je geotermalna elektrana. To koristi paru i prirodno kipuću vodu koja se diže iz zemlje u obliku gejzira i toplih izvora. Geotermalni izvori mogu biti nepredvidljivi i imaju donekle ograničenu upotrebu zbog svoje prisutnosti samo na određenim mjestima, kao što su uz tektonske podjele. Ipak, geotermalna postrojenja troše manje energije od mnogih drugih vrsta, što ih čini troškovno i vremenski učinkovitijim.
Jedna od glavnih briga kod termoelektrana je gorivo koje se koristi za proizvodnju pare iz vode. Uobičajeni izvori goriva uključuju ugljen i druga fosilna goriva, koja imaju nekoliko ugrađenih problema. Uz sve manje dostupnih resursa, fosilna goriva općenito su jako zagađivala i mnogi znanstvenici vjeruju da su glavni čimbenik globalnog zatopljenja. Nuklearni izvori su puno čišći, ali mnoge zabrinjava mogućnost štetnog curenja koje bi stoljećima moglo kontaminirati okolna područja.
Prednost solarnih termoelektrana je što nisu onečišćujuća i također koriste potpuno obnovljiv izvor: sunčevu svjetlost. Korištenje solarnih panela za apsorpciju sunca, leće i ogledala zatim koncentriraju toplinu kako bi se aktivirao generator pare. Ova tehnologija je u povojima početkom 21. stoljeća; učinkovitost i varijable Sunca koje se kreće i dalje stvaraju probleme u izgradnji solarne termoelektrane velikog kapaciteta.
Termoelektrana je moćno oruđe u svakodnevnom životu na planeti; mnoge regije većinu svoje opskrbe energijom dobivaju iz termoelektrana. Stručnjaci kažu da tehnologija zahtijeva napredak i poboljšanja kako bi zadovoljila rastuće energetske zahtjeve. Osim toga, pritisak za smanjenjem potrošnje fosilnih goriva i stvaranjem izvora energije niskog onečišćenja zahtijeva nove ideje, planove i eksperimente koje treba donijeti na teren.