涡轮增压发动机由于有涡轮增压器的存在，发动机本身并不需要被设计成高速运转。而且，涡轮增压发动机转速过高可能会对涡轮压力产生影响。与此相比，自然吸气发动机的转速普遍高于涡轮增压发动机。虽然涡轮增压发动机和自然吸气发动机的工作原理相似，但进气方式有所不同。自然吸气发动机通过活塞向下运动产生的吸力来吸入空气，而涡轮增压发动机则是强制进气。

涡轮增压发动机由涡轮增压器组成，包括压缩涡轮和排气涡轮两个部分。压缩涡轮连接到进气歧管，排气涡轮连接到排气歧管。当发动机转速达到一定程度时，废气具有足够的能量推动排气涡轮旋转。这时，压缩涡轮可能开始旋转，从而压缩空气并将其推入发动机气缸内。由于空气被压缩，氧气含量增加，加大喷油量可以让发动机产生更强的动力。涡轮增压发动机可以在更低的油耗和排量下实现更高的动力输出。

涡轮增压技术最初应用于飞机发动机中，以解决进气不足的问题。