渦輪增壓器工作原理的關鍵步驟主要有以下這些。

首先是空氣壓縮，渦輪增壓器內部有小型空氣壓縮機，能壓縮進氣道的空氣，增加發動機吸入量，提升燃燒效率。

接著是廢氣驅動，發動機工作時產生的廢氣經過渦輪室，利用其慣性力量驅動渦輪旋轉，渦輪與葉輪緊密配合，葉輪壓縮空氣，提升其壓力和密度。

然后是壓縮空氣進入發動機，壓縮后的空氣通過進氣管道被送入發動機燃燒室，由于空氣密度增加，發動機每個燃燒循環能燃燒更多燃料，從而產生更多動力。

還有提高發動機性能，當發動機轉速上升，廢氣排放速度增強，葉輪吸入更多空氣，增加燃料燃燒效率，實現發動機輸出功率提升。

吸氣環節，發動機排出的廢氣推動渦輪葉輪旋轉，帶動壓氣機葉輪轉動，壓氣機葉輪從進風口強制吸進空氣。然后是壓縮，經葉片旋轉壓縮后，進入管徑越來越小的壓縮機管道作二次壓縮，被壓縮且冷卻后的空氣獲得更大密度，經進氣管進入汽缸參與燃燒做功，產生更高功率。

燃燒后的廢氣從排氣管排出，驅動渦輪，再重復動作。

汽車渦輪增壓器最早應用在航空航天領域，1954 年卡特彼勒 D9 履帶式拖拉機采用蓋瑞特 Garrett?T15 渦輪增壓器，標志著汽車行業進入渦輪增壓時代。對于渦輪增壓系統，最重要的是排氣沖程，正常運行的發動機排氣有相當大的壓力。