渦輪增壓器的工作原理其實并不復雜。

發動機靠燃料在汽缸內燃燒作功產生功率，但輸入的燃料量受吸入汽缸內空氣量限制，所以功率會受限。要增加功率，就得壓縮更多空氣進汽缸以增加燃料量。

渦輪增壓器主要由壓氣機和渦輪組成，二者通過傳動軸連接。渦輪入口連排氣歧管，出口連排氣管，壓氣機進氣口連進氣管，出氣口連進氣歧管。

發動機排出的廢氣沖擊渦輪，使其高速運轉，同時帶動同軸的壓氣機高速運轉，壓氣機把空氣壓縮后輸送到氣缸。就像用風扇往汽缸里灌風，讓里面空氣增多，得到較大馬力，只不過驅動風扇的不是電動馬達，而是引擎排出的廢氣。

相同單位時間里，能把更多空氣及燃油混合氣強制擠入汽缸壓縮燃爆，在相同轉速下就能產生比自然進氣發動機更大的動力輸出。一般來說，引擎配合渦輪增壓器后，起碼能提升 30%-40%的額外動力。

渦輪增壓器工作時，發動機排出的廢氣能量主要用于驅動壓氣機對進氣增壓，基本不影響發動機動力，加速持續性能良好。

排氣氣流經過渦輪時，因氣流的壓力和速度使渦輪轉動，其轉動功率受氣流壓力、速度及渦輪設計和材料影響。壓氣機被渦輪軸帶動旋轉壓縮進入的空氣，提高進氣密度和壓力，將增壓的空氣輸送到發動機燃燒。

排氣氣流在經過渦輪時，渦輪轉動獲得動能，同時因熱力學原理，氣流溫度和壓力下降。渦輪將排氣氣流的動能轉換為軸承能量，用來驅動壓氣機。