Турбонагнетатели используются для повышения мощности и оптимизации процесса сгорания. Для хорошего и полного сгорания в двигателе необходима смесь в соотношении 1 кг топлива на приблизительно 15 кг воздуха (стехиометрическое соотношение горючей смеси). Это количество воздуха соответствует объему около 11 м3. При наддуве повышается плотность всасываемого воздуха, а вместе с этим увеличивается и количество воздуха.

Благодаря наддуву значительно улучшается коэффициент наполнения и соответственно коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, он может значительно увеличить крутящий момент, в результате чего возможно повышение мощности. По сравнению с безнаддувным двигателем идентичный по мощности двигатель с турбонаддувом может быть с меньшим рабочим объемом и, соответственно, более легким весом (даунсайзинг - уменьшение размеров).

Основным элементом турбонагнетателя является ротор, который состоит из турбинного колеса с валом и колеса нагнетателя. Турбинное колесо находится на стороне выпуска. Оно прочно соединено с валом, например, в результате сварки трением или лазерной сварки. Колесо нагнетателя смонтировано на другом конце вала ротора, чаще всего винтовым соединением.

Поток отработанных газов из двигателя направляется через турбину. Таким образом, турбинному колесу придается быстрое вращение, которое приводит в движение колесо нагнетателя. Скорость вращения турбины зависит от конструкции и количества отработанных газов. В небольших турбонагнетателях ротор достигает частоты вращения до 300 000 об/мин. Для того чтобы не разрушить турбонагнетатель и двигатель, максимальное давление наддува в большинстве случаев можно ограничивать с помощью регулятора давления наддува.