火力発電所に使用される燃料は，石炭，石油（重油・原油など)，天然ガス（LNGおよびLPGなど）などがあり，これら燃料が有する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する方法として，ボイラなどで燃焼させた燃焼エネルギーを水に与え，発生した蒸気をタービンに通して発電する方式（外燃機関）と，原動機内に燃料を導き燃焼エネルギーを利用する発電方式（内燃機関）がある．
特に作動流体に水を用いる発電方式を汽力発電といい，火力発電の大部分を占める．
　汽力発電所は，燃料をバーナを用いて燃焼させ，ボイラ内の水管を流れる純水に熱エネルギーを与える．純水は，ボイラ内で加熱され蒸気となってタービンに送られるが，湿り蒸気ではタービンの翼にドレンアタックなどの悪影響を与えるので，この蒸気を過熱器を通して乾き蒸気にしてタービンに送る．タービンの役目は，蒸気の持つ熱エネルギーを機械エネルギー（回転力）に変換し発電機を駆動する．また，タービンで仕事をした蒸気は，復水器で海水と熱交換され蒸発潜熱を放出して復水（純水）に戻る．このように，汽力発電所のタービン駆動媒体は，純水～蒸気～純水の相変化が開放部のない閉サイクル（ランキンサイクル）で構成される．汽力発電では水を駆動媒体に用いることから，温度上昇による熱効率向上にはある程度の限界がありおおむね40%強である．
　これに対しガスタービンと蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクルは，燃焼ガスがガスタービンの直接駆動媒体（ブレイトンサイクル）であることから，ガスタービンの燃焼温度の高温化により，一層の効率向上が見込まれる．1300℃ガスタービンでおおむね48～49%（高位発熱量ベース）である．