Tuuliturbiinit muuttavat tuulen energian sähköksi. Tuuliturbiinissa on kaksi peruskomponenttia: tuulen liikuttamat siivet sekä mekaaniset vaihteet ja sähkögeneraattori. Kun tuuli liikuttaa turbiinin siipiä, roottorin akseli liikuttaa vaihteita vaihteiston sisällä. Tämä liike luo energiaa, jonka sähköntuottaja ottaa talteen ja lisää sähköverkkoon. Tuulivoimaloita on kahdenlaisia: vaaka -akseli ja pystysuora akseli.
Vaaka -akselinen tuuliturbiini (HAWT) on ulkonäöltään hyvin samanlainen kuin tuulimylly. Sähkögeneraattori ja pääroottorin akseli sijaitsevat tornin yläosassa. Tuuliantureita ja servomoottoreita käytetään usein suuntaamaan tuuliturbiinit automaattisesti vallitsevan tuulen suunnan mukaan. Vaihteisto muuntaa suuren, hitaan pyörimisen sähkön tuottamiseen tarvittavaksi pyörimisnopeudeksi.
Tuuliturbiinien siivet ovat erittäin jäykkiä ja valmistettu kovan muovin ja kevytmetallien yhdistelmästä. Terät on asennettu tornin eteen ja ne on yleensä suunnattu ylöspäin. Näin estetään terien pakottaminen takaisin torniin ja turbulenssivoimat
Tuuliturbiinissa on yleensä kolme lapaa. Ne ovat 65–130 jalkaa (20–40 metriä) pitkiä ja vaaleita. Jos tuuli on suuri, kaikissa tuulivoimaloissa on sammutusominaisuus. Tätä ominaisuutta käytetään välttämään tuuliturbiinilaitteiden vaurioituminen.
Pystyakselinen tuuliturbiini (VAWT) eroaa hieman HAWT: sta. Tässä mallissa generaattori ja vaihteisto sijaitsevat maassa, turbiinin pohjalla. Tämä siirto mahdollistaa suuremman joustavuuden ja poistaa tarpeen osoittaa turbiini suoraan tuuleen. Mekaanisten laitteiden sijainti turbiinin pohjassa tekee niistä helpommin saatavilla korjauksia ja huoltoa varten.
VAWT -laitteet asennetaan yleensä maahan tai rakennuksen katolle. Tuulen nopeus tällä korkeudella on yleensä hitaampaa ja tuottaa siten vähemmän energiaa. Yksi mahdollinen ratkaisu on luoda erittäin pitkä akseli, joka vaatii huomattavia resursseja ja materiaaleja.
Katolle asennetut yksiköt keräävät tuulta, joka on rakennuksen muodon mukaisesti ohjattu katon yli. Tämä ominaisuus voi lisätä tuulen nopeutta merkittävästi. Kattoturbiini tulee asentaa niin, että siivet ovat vähintään puolet rakennuksen korkeudesta katosta. Tämä on ihanteellinen etäisyys kerätä eniten tuulivoimaa.