כל תחנות הכוח התרמיות ממירות אנרגיית חום לאנרגיה מכנית, ואז לחשמל. זה נעשה על ידי שימוש בחום כדי להפוך מים לאדים ואז להפנות את האדים לטורבינה. הקיטור הופך את להבי הטורבינה והופך את החום לכוח מכני. זה בתורו מפעיל את הגנרטור, שיוצר חשמל.
תחנות כוח השורפות נפט לייצור חשמל נקראות תחנות נפט. הם אינם שונים באופן עקרוני ופועל כללי מבני דודיהם המאובנים מאובנים, הפחם ומתקנים המופעלים בגז טבעי, ואף דומים לתחנות כוח גיאותרמיות וגרעיניות בחלקן מכבד.
אמצעי נוסף לשימוש בנפט ובמוצרי נפט אחרים להפקת חשמל הוא מנוע הבעירה הפנימית, הפועל על ידי המרת פוטנציאל נפיץ של שריפת נפט ונגזרותיו ישירות לאנרגיה מכנית, ואז שימוש בכוח מכני זה להפעלת גֵנֵרָטוֹר. גרסת שריפת דלק למערכת זו קיימת בכל מנוע מנועי קונבנציונאלי בעולם. גנרטורים של מנועי בעירה המופעלים בשמן נפוצים בנסיבות בהן יש צורך בגנרטור קבוע אך דרישת הכוח קטנה מכדי להפוך טורבינת קיטור למעשית.