De acordo com a Agência Nacional de Energia Elétrica, existem 1.807 termelétricas no Brasil. Dessas, 1.122 utilizam o óleo diesel. Para entender como uma termelétrica gera eletricidade há a necessidade de se entender o funcionamento de pelo menos cinco equipamentos: caldeira, motor, turbina, gerador elétrico e trocador de calor.
Uma caldeira é uma espécie de panela onde a água é aquecida e transformada em vapor. Um motor é o equipamento que transforma a energia de um combustível em movimento. Uma turbina transforma movimento de fluidos em movimento de eixo, por exemplo, uma roda d"água. Numa termelétrica, um trocador de calor é um equipamento que resfria o vapor tornando-o novamente líquido. Um gerador elétrico necessita de um eixo em movimento e, num desenho típico, a esse eixo pode ser acoplado um imã. Esse aparato, chamado rotor, gira contra outro aparato, o estator, que contém uma grande quantidade de cobre e fica parado. Como todos os metais, o cobre possui elétrons livres em movimento aleatório e a passagem próxima do imã, com seus pólos magnéticos, dá aos elétrons um movimento coordenado, o que chamamos de corrente elétrica ou eletricidade (há desenhos diferentes de rotor/estator, com eletroímãs etc.).
Em linhas gerais, há dois grandes tipos de termelétricas. Uma primeira possibilidade é que o combustível seja queimado num motor e o movimento gerado pelo motor aciona um gerador elétrico. Outra possibilidade é que o calor gerado com a queima de combustível vaporize a água contida numa caldeira e este vapor movimenta turbinas acopladas a geradores elétricos. Assim, como produzem eletricidade a partir do vapor gerado com o calor da fissão do urânio, as usinas nucleares também são consideradas usinas termelétricas.