利用集热器（聚光镜）和吸热器（锅炉）把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能，再由热蒸汽推动汽轮发电机组进行发电。它与一般火力发电厂的主要区别就在于：其动力来源不是煤或燃油，而是太阳的辐射能。
太阳能热电站内还设有蓄热器。高压热蒸汽在推动汽轮机转动的同时，还通过专用的管道将一部分热能储存在蓄热器内。阴天、雨雪天及夜间没有阳光，便由蓄热器来提供热能，从而保证太阳能热电站能够连续发电。
太阳能热电站多采用塔式，就是在地面上设置许多面聚光镜，从不同角度和不同方向把太阳光收集起来，集中反射到一座高塔顶部的专用锅炉上，使锅炉内的水受热而变为高压蒸汽，由蒸汽驱动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。
