多级汽轮机是现代火力发电和大型动力装置的核心设备，其基本工作原理是利用蒸汽的热能转化为机械能。单级汽轮机的焓降和功率有限，为了高效利用高压高温蒸汽的巨大能量，工程上普遍采用多级结构。多级汽轮机将蒸汽的总焓降分配在依次排列的多个级中。每一级通常包含一组静止的喷嘴（或静叶）和一组旋转的动叶。蒸汽在静叶通道中膨胀加速，将热能转化为动能，随后高速气流冲击动叶，推动叶轮旋转做功。蒸汽依次流经后续各级，压力温度逐级降低，体积不断膨胀，因此通流部分的尺寸逐级增大。这种多级膨胀方式能大幅提高机组的单机功率和热效率。完整的汽轮机装置是一个系统，除汽轮机本体外，还包括锅炉（或蒸汽发生器）、凝汽器、给水泵、回热加热器等主要设备。锅炉产生的高温高压蒸汽驱动汽轮机，作功后的乏汽在凝汽器中凝结成水，由给水泵送回锅炉，完成朗肯循环。装置中常采用抽汽回热、再热等循环，以进一步提升经济性。整个系统实现了燃料化学能到电能的连续转换。