Načelo delovanja generatorskega agregata temelji na zakonu elektromagnetne indukcije in principu pretvorbe energije. Njegovo jedro je, da poganja rotor generatorja, da se vrti z uporabo mehanske energije, pri čemer ustvarja inducirano elektromotorno silo v navitjih statorja, s čimer oddaja električno energijo. Ta proces lahko razdelimo na štiri ključne stopnje: vnos energije, mehanski prenos, elektromagnetna indukcija in izhod električne energije.
Stopnja vnosa energije Vir energije za generatorski sklop so običajno fosilna goriva (dizel, zemeljski plin) ali obnovljivi viri energije (vetrna energija, hidroelektrarna). Če za primer vzamemo dizelski generator, se dizelsko gorivo pomeša z zrakom v valju, stisne in vžge, pri čemer nastane plin z visoko-temperaturo in visokim{2}}tlakom, ki poganja bat v izmeničnem linearnem gibanju. To linearno gibanje se nato prek mehanizma ojnice pretvori v rotacijsko gibanje ročične gredi. V tem procesu se kemična energija goriva pretvori v toplotno energijo z zgorevanjem in nato v mehansko energijo skozi mehansko strukturo, ki zagotavlja moč za nadaljnjo proizvodnjo električne energije.
Stopnja mehanskega prenosa Rotacijsko gibanje ročične gredi neposredno poganja rotor generatorja prek sklopke. Rotor je običajno sestavljen iz trajnih magnetov ali elektromagnetov, katerih funkcija je vzpostavljanje magnetnega polja. V sinhronem generatorju se magnetno polje rotorja vrti glede na navitja statorja, kar ustvarja spremembo magnetnega pretoka; v asinhronem generatorju rotor ustvarja magnetno polje preko induciranega toka. Učinkovitost mehanskega prenosnega sistema neposredno vpliva na celotno zmogljivost generatorskega sklopa. Zato je treba zagotoviti natančno poravnavo sklopke in gladek prenos, da se zmanjša izguba energije.
Stopnja elektromagnetne indukcije Ko magnetno polje rotorja prereže navitja statorja, se v navitjih statorja ustvari inducirana elektromotorna sila (EMS) v skladu s Faradayevim zakonom elektromagnetne indukcije. Statorska navitja na splošno uporabljajo tri-fazno strukturo navitja za ustvarjanje simetričnega tri-faznega izmeničnega toka. Velikost induciranega EMF je sorazmerna z jakostjo magnetnega polja, hitrostjo rotorja in številom ovojev navitja. Na primer, v električnem omrežju s frekvenco 50 Hz je treba hitrost rotorja sinhronskega generatorja natančno nadzorovati pri 3000 vrtljajih na minuto (dvo-polni generator) ali 1500 vrtljajih na minuto (štiri-polni generator), da se zagotovi stabilna izhodna frekvenca.
Izhodna stopnja moči Izmenični tok, ki ga ustvarjajo navitja statorja, se vodi skozi drsne obroče in ščetke. Ko regulator napetosti stabilizira izhodno napetost, se prek odklopnika priključi na breme ali električno omrežje. Regulator napetosti nadzoruje izhodno napetost s prilagajanjem vzbujalnega toka rotorja, da ostane konstanten pri spremembah obremenitve. Na primer, ko povečanje obremenitve povzroči padec napetosti, regulator poveča vzbujalni tok, okrepi magnetno polje rotorja in tako poveča izhodno napetost.