Принцип работы турбокомпрессора основан на использовании энергии отработавших газов. Поток газов попадает на крыльчатку турбины, закреплённой на валу, с другой стороны которого расположены лопасти компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя. Турбина (например турбина на ваз ) состоит из корпуса и двух колёс с лопастями, соединенных между собой валом. Выхлопные газы, выходя из двигателя, раскручивают турбинное колесо, а оно в свою очередь раскручивает компрессорное колесо. Именно компрессорное колесо и создает избыточное давление, которое улучшает наполнение цилиндров топливо-воздушной смесью и, соответственно, увеличивает мощность двигателя. Так как воздух в цилиндры подаётся принудительно, а не только за счёт движения поршня вниз, то в двигатель попадает большая, по сравнению с атмосферным мотором, масса воздуха. Как следствие - появляется возможность подать в цилиндры и сжечь больше топлива, что и приводит к увеличению мощности двигателя. Как правило, у турбодвигателей меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловат-час, г/(кВт·ч)), и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма двигателя — кВт/л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения оборотов двигателя. Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия заметно увеличивается и возникает вероятность детонации. Поэтому, конструкцией турбодвигателей предусмотрена пониженная степень сжатия, применяются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер), представляющий собой радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, чтобы плотность его не снижалась вследствие нагрева от горячих частей турбины, иначе эффективность всей системы значительно упадёт.