Un depósito de agua en forma de recipiente a presión sellado (caldera) se calienta en un quemador que incinera gas natural, carbón, diesel, fisión nuclear, calor geotérmico o biocombustible. El agua calentada hierve y pasa por un cambio de estado para convertirse en un gas (vapor). Este gas requiere una columna mucho más grande de lo que requiere en la forma en que era agua. La caldera tiene un tamaño fijo, por lo que la presión aumenta debido a la creación del vapor. Este vapor se libera a través de boquillas de inyección a alta presión y velocidad sobre las palas inclinadas curvadas de un rotor unido a un eje giratorio. El eje entonces impulsa un generador que produce electricidad. El vapor pasa a través de las palas de la turbina y generalmente se vuelve a condensar y se recoge para su reutilización. El medio de calentamiento quemado se recoge y se lleva a vertederos o se recicla como cenizas en productos como el cemento.
El calentamiento utilizado en las turbinas de vapor con motor generalmente proviene de combustibles fósiles y la quema de este combustible produce contaminantes en la atmósfera que contribuyen a la falta de aire para la respiración y el calentamiento global. Es posible calentar la caldera con calentadores de inmersión eléctricos alimentados por energía renovable eólica, hidráulica o mareomotriz, y si esto se hace, la turbina de vapor es una forma muy sostenible de generar electricidad.