火力发电是一种将化学能转化为电能的过程。其原理简单描述为：燃料在高温高压下，伴随着一系列的氧化还原反应，使得燃料中的热能转化为水的蒸汽，然后水的蒸汽驱动涡轮发电机转动，最终把机械能转化为电能。
火力发电站主要由锅炉、汽轮机和发电机组组成。煤、石油、天然气、燃料油等燃料经过切碎、热力燃烧，将水加热成水蒸气的过程中释放的热能转化为机械能，驱动汽轮机高速旋转，再进而带动发电机组旋转，最终完成电能转化。
在火力发电过程中，煤是主要的燃料。燃烧时，煤中固有的氢、氧、碳等元素与从大气中吸收的氧气反应，生成二氧化碳和水蒸汽等热量，温度在1000度以上，可以达到1500-1600度。这个过程就是化学能转化为热能的过程。化学能的释放主要是通过升温的方式，提高燃料内部分子的碰撞速率与能量，使之达到断裂分子化学键的能量极限，分子结构的改变也使热值发生变化。在锅炉的过程中，产生的热量还会传导到锅炉的水中，使之变成高温水蒸气，从而驱动汽轮机旋转。
火力发电基于化学反应将化学能转换为机械能，最后再转换成电能。虽然这一过程看似简单，但是涉及到进行高温高压操作，同时也有大量的热能和气体排放，对环境的影响需要高度重视。