Kõik elektrijaamad, alates kohapealsetest generaatoritest kuni suuremahuliste piirkondlike tarnijateni, töötavad peamiselt hajutatud energia koondamise, mitte selle kogumise teel. Sageli on soojusest saadav energia üks lihtsamini koondatavaid. Fossiilkütusel töötav elektrijaam loob selle soojuse nafta, maagaasi või kivisöe põletamise teel.
Enamasti töötab fossiilkütustel töötav elektrijaam aurutootmise teel. Kivisüsi, maagaas või nafta põletatakse vee soojendamiseks ja auru tootmiseks. Seejärel surutakse aur üle turbiini labade, pannes kinnitatud rootori pöörlema. Pöörlev rootor toidab generaatorit, mis toodab elektrit, mida saab koristada. Need jaamad taastavad tavaliselt umbes ühe kolmandiku põleva kütuse soojusenergiast.
Harvemini saab fossiilkütustel töötavat elektrijaama toita kütuse otse põletamisel. Nendel juhtudel keerutab põlemisprotsessis tekkiv kuum õhk turbiini. Nende jaamade eeliseks on see, et neid lülitatakse kiiremini üles ja alla. Vähendatud veekasutus leevendab ka keskkonnakahju. Negatiivselt on need taimed vähem tõhusad kui auruga töötavad seadmed.
Kivisüsi on endiselt populaarne valik fossiilkütustel töötava elektrijaama jaoks. Ameerika Ühendriikides tuleb umbes 50 protsenti kogu elektrienergiast söejaamadest. Teised riigid, nagu Lõuna-Aafrika ja Poola, sõltuvad veelgi enam kivisöest, kusjuures üle 90 protsendi kogu energiast pärineb kütusest.
Söetaimed on arvukad mitmel põhjusel. Enamikus piirkondades on kivisüsi kõige hõlpsamini kättesaadav kütus. See muudab selle sageli ka kõige kuluefektiivsemaks võimaluseks. Lisaks ehitati kõige varem söejaamad ja enamik töötab siiani. Tihti ei ole veel töötava rajatise asemel kalli uue tehase ehitamine majanduslikult otstarbekas.
Fossiilkütuste seas populaarsuselt teisel kohal on maagaas. Teatud piirkondades on maagaasi peaaegu sama palju kui kivisütt ja see on keskmiselt võrreldav. Gaas kaalub vähem kui teised fossiilkütused ning seda on sageli lihtsam ja odavam transportida. Hädaolukordades saab maagaasi voolu üldjuhul koheselt peatada. Lõpuks põleb maagaas puhtamalt kui nafta või kivisüsi ja seetõttu peetakse seda keskkonnasäästlikumaks valikuks õhusaaste vähendamisel.
Nafta fossiilkütusel töötav elektrijaam töötab toornafta põletamise teel. Kuigi need elektrijaamad annavad vähem kui 10 protsenti Põhja-Ameerika riikides toodetud elektrist, on need loomulik valik piirkondades, kus naftat leidub rohkem. Mõnikord võivad väga väikesemahulised elektrijaamad töötada auto mootoriga väga sarnasel põlemismudelil. Sellistel juhtudel on nafta kõige loogilisem valik.