ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた発電方式です。最初に圧縮空気の中で燃料を燃やしてガスを発生させ、その圧力でガスタービンを回して発電を行います。ガスタービンを回し終えた排ガスは、まだ十分な余熱があるため、この余熱を使って水を沸騰させ、蒸気タービンによる発電を行います。
この発電方法を使うと同じ量の燃料で、通常の火力発電より多くの電力をつくることができます。同じ量の電気をつくるのに、CO2の排出量が少ないすぐれた発電方法です。
CO2排出量の削減は、地球温暖化防止の上から世界的な課題になっていますので、汽力発電に比べて環境面で有利なコンバインドサイクル発電は、積極的な開発が進められています。
構造は一般的な火力発電よりも複雑ですが、小型の発電機をたくさん組み合わせて大きな電力を得ることができ、発電機の起動・停止も簡単で、電力需要に敏速に対応できるというメリットがあります。
発電効率をより高めた改良型コンバインドサイクル発電（ACC＝Advanced Combined Cycle発電）も徐々に普及しています。ACC発電では約50%の熱効率（同じ量の燃料で生み出せるエネルギー）を達成していますが、これは1950年代の火力発電の、約2倍〜3倍もの熱効率です。
この50年で、火力発電所は「1の燃料」から「約2倍〜3倍」もの電力を生み出せるように進化しました。