太阳能热发电是通过“光—热—功”的转化过程实现发电的一种技术形式，其在原理上和传统的化石燃料电站类似。二者最大的区别在于输入的能源不同，太阳能热发电采用的是太阳能：聚光器将低密度的太阳能转换成高密度的能量，经由传热介质将太阳能转化为热能，通过热力循环做功，实现到电能的转换。
和光伏发电不同，太阳能热发电主要利用法向直射太阳辐射。可再生能源发电技术面临的主要挑战之一就是如何把能量储存起来，从而实现电力的可调节性。太阳能热发电站可以带有蓄热系统，将白天多余的能量储存起来，当太阳辐照不好时，蓄存的热能可以被释放出来，使汽轮机持续运行，从而保证输出电力的稳定性，并增加全负荷运行时数。同时，太阳能热发电站也可以利用化石燃料进行补燃，可以在晚上或连续阴天的时候持续发电。除了电力输出相对平稳外，太阳能热发电技术的主要受益点还在于其对环境的负面影响很小。一座太阳能热发电站，全生命周期的CO2排放仅为13—19g/kWh。
由于太阳能热发电的各种优势，目前太阳能热发电正在全球范围内迅速发展。目前全球于运行状态的太阳能热发电站（包括示范电站）共45座，装机容量总计约1500兆瓦。