Die Funktionsweise ist einfach: Ein Brennstoff wird verbrannt, was dann einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Dieser Strom kann entweder direkt genutzt werden oder gegen eine Vergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Die direkte Nutzung ist allerdings aus energetischer und damit auch aus finanzieller und ökologischer Sicht deutlich besser als die Einspeisung. Die entstehende Wärme wird zunächst in einen Pufferspeicher geleitet. Dieser versorgt dann die Heizkörper im Haus mit Wärme und kann auch für die Erwärmung des Brauchwassers genutzt werden. Technisch zum Einsatz kommen können dabei Verbrennungsmotoren, Stirling-Motoren-Anlagen sowie Brennstoffzellen-Anlagen, in denen jeweils Strom und Nutzwärme erzeugt werden. Auch Brennstoffzellen können zum Einsatz kommen: Sie erreichen die höchsten elektrischen Wirkungsgrade aller KWK-Anlagen.

Wenn ein Kraftwerk sowohl Wärme als auch Strom erzeugt, dann spricht man von „Kraft-Wärme-Kopplung“, KWK abgekürzt. Auch große Kraftwerke können nach dem KWK-Prinzip arbeiten. Bei der Übertragung der thermischen Energie über Fernwärmeleitungen und der elektrischen Energie über Hochspannungsleitungen geht jedoch viel Energie verloren. Das ist der große Vorteil der kleinen Blockheizkraftwerke: Sie stehen direkt bei den Verbrauchern, zumeist im Keller. Daher können BHKW achtzig bis über neunzig Prozent der Primärenergie wirklich nutzen. Herkömmliche Großkraftwerke erreichen dagegen häufig nur Wirkungsgrade von rund 45 Prozent