空気などのガスを作動媒体とする速度形の熱機関で，基本的にはブレイトンサイクルに従う．すなわち，断熱圧縮過程（圧縮機など)，定圧加熱過程（燃焼器など)，断熱膨張過程（タービンなど)，定圧冷却過程（排気排出・新気吸入）からサイクルが構成される．実際にはさらに再生器，再熱器，中間冷却器が組込まれて複雑な構成となる．再生器は排熱を回収して圧縮後のガスの加熱に充当するもので，熱効率の改善につながる．再熱器は膨張過程の途中で再加熱を行うもので，比出力は増大するものの再熱器単独では熱効率が低下する．再熱器と再生器を組合せると，膨張終りの温度が高まっている分，熱効率が向上する．中間冷却器は圧縮過程の途中で冷却を行うもので，比出力は増大するが中間冷却器単独では熱効率が低下する．中間冷却器と再生器を組合せると，圧縮終わりのガス温度が低くなっている分，熱効率が改善される．また，ガスタービンは蒸気系と組合せてコンバインドサイクル，コージェネレーション，蒸気注入サイクルの形で使用される．
ガスタービンは空気を作動ガスとする開放サイクルが一般的であるが，特殊用途として外部加熱器と予冷却器を備えた密閉サイクルも用いられる．
ガスタービンの特徴は，小型軽量で大出力が得られること，保守が容易で特別な冷却を要しないこと，多様な燃料に対応できること，騒音振動が少なく，排出レベルが低いこと，起動停止が容易なことなどである．このような性質からガスタービンはジェットエンジンとして航空分野で大きく発達してきた．それ以外にも，ピーク時や非常時の発電用ガスタービン，パイプラインなどで利用される機械駆動用ガスタービン，船舶用ガスタービン，車両用ガスタービンなどの広い用途がある．
一般に発電用ガスタービンなどは大型重構造で産業形ガスタービンと呼ばれるが，航空エンジンの主要部を流用する航空転用形ガスタービンも多用されている．また，航空用の技術が産業用に取入れられ，タービンの入口ガス温度も1350℃に達し，高い熱効率が得られている．一方，小型では冷却タービンを用いることができず，寸法効果も災いして高効率化が難しい状況にあり，無冷却のセラミックガスタービンが期待されている．
構成要素は圧縮機，燃焼器，タービン等の主要部と，燃料ポンプ，潤滑ポンプなどの補機類，吸排気系統や熱交換器などの付属部品である．
圧縮機は大型では軸流形，小型では遠心形が用いられる．作動は，回転翼によってガスの絶対速度を増し，静止翼で静圧を上昇させる．
燃焼器は内筒と外筒の二重構造で，筒形のものと環状のものがある．燃料は多様で，石油系燃料，天然ガス，高炉ガスなどが用いられる．重油などでは，燃料中のバナジウムやナトリウムを除去する必要がある．
タービンはごく小さなものはラジアル形もあるが，ほとんど軸流形である．圧縮機空気を抽気して冷却に用いる冷却タービンにより，高温高効率化が図られている．