Yanmayla ortaya çıkan ısı enerjisinden elektrik enerjisi üreten merkez. Yanma, bir kazan yada buhar üretecinde gerçekleştirilir ve suyun buhara dönüştürülmesini,daha sonrada bunun yüksek basınç altında (135 bar),yüksek sıcaklıkta(535’C)çok ısıtılmasını sağlar.Buhar önce türbinin yüksek basınçlı bölümünde ve daha sonra yeniden çok ısıtıldıktan sonra orta ve alçak basınçlı bölümlerde genişler.Birbirini izleyen bu genişlemeler sırasında ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüşür.Kondansede soğutulan buhar tekrar su haline döner; türbinden çektiği buharla çalışan bir yeniden ısıtma bölümüyse suyun ısısını yükseltip kazana gönderir.Buhar ve su bir kapalı devre halinde dolaştıkları için,bu çevrim sonsuza kadar yenilenir.
Duman kazan çıkışında büyük oranda ısı yitirir ve elektro filtreden sonra havaya verilir; Böylece yanma olayı gerçekleşir. Kömürle çalışan santrallerde dumanın daha sonra elektrostatik düzenekler yardımıyla tozu alınır ve bacadan dışarı atılır. Bu arada türbinde yaratılan mekanik enerji bir alternatöre iletilir ve burada elektrik enerjisine dönüştürülür. Türbo-alternatör gurubunun uzunluğu 600 megawat bir güç için bazen 50m’aşar; verilen elektrik akımıysa 20 000 voltluk bir gerilim altında 19 200 ampere ulaşır. Modern bir termik santralın verimi %40 dolayındadır.
Termik santral, kapalı devre halinde dolaşan suyu buharlaştıran bir kazan ve bir türboalternatör (bir türbinle harekete geçirilen alternatör) grubu içine girer. Bu tür klasik santrallerde buhar, kömür, fuel-oil ve nadiren doğalgaz veya yüksek fırın gazı yakılarak üretilir.
Termik santralleri büyük debili akarsu yakınında veya deniz kıyısına kurmak gerekiyor; böylece santralde üretilen ısının yarısını boşaltan kondansenin suyla beslenmesi sağlanır. Sıcak su ırmağa doğrudan boşaltıldığı gibi (açık devre soğutma) büyük soğutma kulelerine yollanabilir; burada havayla temas ederek kısmen buharlaştıktan sonra kondanseye basılır (kapalı devre soğutma). Bu son çözüm daha pahalıdır, ama su alma işlemini ve ırmak sularının ısınmasına bağlı çevre sorunlarını azaltma olanağı sağlar.