电站锅炉三大设备通常是指锅炉本体、汽轮机和发电机，它们是火力发电厂能量转换的核心主机设备。三者协同工作，将燃料的化学能依次转化为热能、机械能，最终输出电能。理解这三大设备的构成与作用，是掌握电站锅炉系统运行的基础。
锅炉本体是燃料燃烧并释放热能的场所，由炉膛、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热器及燃烧设备等组成。煤粉在炉膛内悬浮燃烧，火焰和高温烟气通过辐射与对流方式将热量传递给受热面。水冷壁内的水吸热后部分汽化，形成汽水混合物进入汽包进行分离。饱和蒸汽继续流经过热器，被加热成高温高压的过热蒸汽，以满足汽轮机对蒸汽参数的要求。大型机组还设置再热器，将汽轮机高压缸排汽重新加热，提高循环热效率。省煤器利用尾部烟气余热加热给水，空气预热器则加热进入炉膛的空气，两者共同降低排烟温度，提升锅炉效率。
汽轮机是将蒸汽热能转化为机械能的旋转式原动机。来自锅炉的高温高压蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机，在喷嘴中膨胀加速，形成高速汽流冲击叶片，推动转子旋转。汽轮机通常分为高压缸、中压缸和低压缸，蒸汽依次流经各级叶片做功，压力和温度逐级降低。做完功的乏汽排入凝汽器，被循环水冷却凝结成水，再由给水泵送回锅炉，完成工质循环。汽轮机的转速与电网频率严格匹配，国内大机组普遍为每分钟3000转。
发电机是将汽轮机机械能转换为电能的设备。汽轮机转子通过联轴器与发电机转子相连，带动转子绕组在定子绕组中旋转。根据电磁感应原理，转子磁场切割定子线圈，在定子绕组中感应出三相交流电动势。发电机配备氢冷或水冷系统，及时带走铜损和铁损产生的热量，保证绝缘材料在允许温度下长期运行。发出的电能经主变压器升压后送入电网。
三大设备之间通过主蒸汽管道、再热蒸汽管道、给水管道及联轴器紧密连接，构成完整的能量转换链。锅炉提供合格参数的蒸汽，汽轮机高效地将蒸汽动能转化为旋转机械能，发电机则稳定输出电能。任一设备运行异常都会影响整台机组的出力和安全，因此电站运行中必须对三大设备实施同步监测与协调控制。