Semplificando, la cogenerazione si basa sul principio che in una centrale termoelettrica non tutta l'energia immessa con il combustibile viene convertita in energia elettrica: una parte considerevole di questa energia viene dissipata nell'ambiente, sotto forma di calore “di scarto”.
La cogenerazione, invece, funziona recuperando gran parte di questa energia termica “di scarto”, aumentando notevolmente l'efficienza nell'uso delle fonti energetiche.
Lo stesso principio può anche essere applicato al contrario: molte industrie usano calore ad alta temperatura nei loro processi produttivi e dissipano grosse quantità di calore in ambiente. Recuperando questo calore “di scarto” da un ciclo industriale è possibile generare energia elettrica senza dover bruciare altro combustibile.
Le taglie di un impianto di cogenerazione possono variare da pochi kW elettrici di potenza, ad esempio per applicazioni nel settore residenziale, alle centinaia di MW elettrici per usi nella grande industria e nelle centrali termoelettriche con teleriscaldamento.