Turbina cieplna jest turbiną, której zasada działania opiera się ściśle na zasadach termodynamiki przepływów. Określenie to dotyczy więc turbin, w których czynnikiem termodynamicznym oddającym swoją energię jest gaz.
Zasada działania opisana jest, jak w każdej maszynie energetycznej, przy pomocy zasady zachowania energii. Do turbiny dopływa gaz niosący dużą entalpię. W trakcie przepływu przez turbinę następuje spadek entalpii i zamiana jej na energię mechaniczną odprowadzaną wałem do dowolnej maszyny, np. generatora elektrycznego.
Zamiana entalpii czynnika na energię mechaniczną następuje w dwóch etapach. Najpierw entalpia zamieniana jest na energię kinetyczną. Dzieje się to w wyniku różnicy ciśnień. Gaz przepływa przez nieruchome, zbieżne kanały, poddając się przemianie adiabatycznej. Spada przy tym ciśnienie, a więc i temperatura. Ze spadkiem temperatury wiąże się spadek entalpii. Jednocześnie rośnie prędkość przepływającego gazu, a więc następuje zamiana entalpii na energię kinetyczną. Przemiana ta przebiega w tzw. wieńcu kierowniczym, składającym się z nieruchomych zbieżnych kanałów przepływowych.