化石燃料發電站是一個熱電站燃燒的一個化石燃料，如煤或天然氣以產生電力。化石燃料發電站具有機械的轉換熱能的燃燒成機械能，然后操作的發電機。所述原動機可以是一蒸汽渦輪機中，燃氣渦輪機或在小植物，往復式燃氣發動機。所有工廠都使用從膨脹氣體（蒸汽或燃燒氣體）中提取的能量。盡管存在不同的能量轉換方法，但是所有熱電站轉換方法的效率都受到卡諾效率的限制，因此會產生廢熱。

化石燃料發電站提供世界上使用的大部分電能。一些化石燃料發電廠被設計為可作為基本負荷發電廠連續運行，而其他發電廠則被用作發電廠。但是，從2010年xxx始，在許多國家/地區，為基本負荷供電而設計的工廠正在作為可調度發電來運行，以平衡可變的可再生能源所增加的發電量。

化石燃料電廠運行的副產品必須在其設計和運行中加以考慮。化石燃料燃燒產生的煙道氣中含有二氧化碳和水蒸氣，以及諸如氮氧化物（NO?_x）、硫氧化物（SO?_x）之類的污染物，而對于燃煤電廠而言，汞、痕量其他金屬和飛灰。通常所有的二氧化碳和其他一些污染物都排放到空氣中。還必須清除燃煤鍋爐產生的固體廢物灰。

化石燃料發電站是二氧化碳（CO?₂）的主要排放者，二氧化碳是一種溫室氣體，是造成全球變暖的主要因素。最近的一項研究的結果表明，大公司股東可獲得的凈收入可能會xxx減少與僅來自一個燃煤電廠的美國自然災害有關的溫室氣體排放責任。但是，截至2015年，美國尚無此類案件判給損害賠償。每電能的單元褐煤發射近兩倍CO?₂作為天然氣，黑煤的排放量少于棕色。截至2019年，化石燃料發電站的碳捕獲和排放存儲在經濟上不可行。到2019年，將全球變暖保持在1.5°C以下仍是可能的，但前提是不再建造更多的化石燃料發電廠，并且早些關閉一些現有的化石燃料發電廠，并采取其他措施，例如重新造林。