太陽能熱發電是通過“光—熱—功”的轉化過程實現發電的一種技術形式，其在原理上和傳統的化石燃料電站類似。二者最大的區別在于輸入的能源不同，太陽能熱發電采用的是太陽能：聚光器將低密度的太陽能轉換成高密度的能量，經由傳熱介質將太陽能轉化為熱能，通過熱力循環做功，實現到電能的轉換。

和光伏發電不同，太陽能熱發電主要利用法向直射太陽輻射。可再生能源發電技術面臨的主要挑戰之一就是如何把能量儲存起來，從而實現電力的可調節性。太陽能熱發電站可以帶有蓄熱系統，將白天多余的能量儲存起來，當太陽輻照不好時，蓄存的熱能可以被釋放出來，使汽輪機持續運行，從而保證輸出電力的穩定性，并增加全負荷運行時數。同時，太陽能熱發電站也可以利用化石燃料進行補燃，可以在晚上或連續陰天的時候持續發電。除了電力輸出相對平穩外，太陽能熱發電技術的主要受益點還在于其對環境的負面影響很小。一座太陽能熱發電站，全生命周期的CO2排放僅為13—19g/kWh。

由于太陽能熱發電的各種優勢，目前太陽能熱發電正在全球范圍內迅速發展。目前全球于運行狀態的太陽能熱發電站（包括示范電站）共45座，裝機容量總計約1500兆瓦。