Existen dos métodos para producir electricidad mediante energía solar térmica: alta concentración y baja concentración

En ambos casos, el sistema consiste en calentar un fluido que al evaporarse hace mover una turbina. A partir de ahí, el funcionamiento es similar al de una central de generación eléctrica cualquiera (nuclear, térmica, hidrodinámica, etc), con la diferencia de que en este caso la fuente de energía es el Sol.

Alta concentración: Son los llamados sistemas de "receptor central", la radiación solar se capta por medio de un conjunto de espejos curvos que reflejan la luz del sol concentrándola en un único punto o foco. Los espejos siguen el movimiento del sol durante el día controlándolo mediante programas informáticos, ya que el movimiento del sol varia con la latitud, la época del año y el día. El foco funciona como receptor del calor que lo transfiere al fluido de trabajo, que es el encargado de transmitir el calor a otra parte de la central termosolar. Generalmente, el calor es transmitido a un depósito de agua, que a altas temperaturas se evapora, hecho éste que es aprovechado para hacer mover una turbina.

Los receptores centrales tienen características altamente eficientes, pudiendo operar a temperaturas entre 500 y 1500ºC.

Otra variedad de centrales solares térmicas de alta concentración son los "discos parabólicos". Estos discos son colectores que rastrean el sol en dos ejes, concentrando la radiación solar en un receptor ubicado en el foco de la parábola. El receptor absorbe la energía convirtiéndola en energía térmica. Inmediatamente se puede transformar la energía térmica en energía eléctrica mediante un generador o también puede ser conducida mediante turbinas a una central de conversión.

Los colectores parabólicos tienen, entre otras, las siguientes características: están orientados directamente al sol; son los colectores que presentan la mayor eficiencia; pueden alcanzar temperaturas superiores a los 1500ºC. Este tipo de sistema utiliza como fluido aceite o vapor de agua.

Baja concentración: Conjunto de colectores cilindro parabólicos que se mueven con el sol concentrando la radiación en una tubería ubicada a lo largo del foco, la cual concentra el fluido de trabajo que transporta el calor adquirido. El fluido que se mueve por el tubo es calentado y transportado a una red de tuberías diseñada para minimizar las pérdidas de calor. Los sistemas parabólicos generalmente constan de una línea focal horizontal simple permitiéndoles rastrear el sol a lo largo de un solo eje Norte-Sur; Este-Oeste.

Los sistemas parabólicos operan a temperaturas entre 100 y 400ºC, bastantes más bajas que el sistema de foco central. Sin embargo, este tipo de sistemas son los que están más desarrollados tecnológicamente ya que son centrales que ocupan un espacio más pequeño y presentan más ventajas frente a los discos parabólicos.

Tanto en sistemas de alta o baja concentración, la energía calorífica solar se transforma generalmente en energía eléctrica, aunque existe la posibilidad de almacenar calor.