包括所有励磁电源装置、励磁调节装置、励磁整流装置、灭磁装置及其相应信号、控制、保护等。当汽轮发电机正常运行时，励磁系统根据汽轮发电机负荷变化相应调节励磁电流，以维持机端电压为给定值加根据电网要求控制汽轮发电机发出的无功功率。当电力系统发生短路或大的负荷扰动时，励磁系统对汽轮发电机进行强行励磁或强行减磁，以提高电力系统运行稳定性和可靠性。在汽轮发电机内部出现故障时，励磁系统对汽轮发电机励磁绕组进行灭磁，以减小故障损失程度。

汽轮发电机励磁系统按基本形式可分为直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁系统。其中，交流励磁机励磁系统根据整流器形式，又可分为静止整流器励磁系统和旋转整流器励磁系统。静止励磁系统又分为电势源静止励磁系统和复合源静止励磁系统。根据汽轮发电机励磁电流获得的方式，可分为他励式励磁系统和自励式励磁系统。凡由励磁机提供励磁电源的称为他励式励磁系统，凡由汽轮发电机出线或由发电机辅助绕组提供励磁电源的称为自励式励磁系统。

早期汽轮发电机励磁容量小，采用的是同轴直流励磁机励磁方式以及机电型或电磁型励磁调节器。随着技术的不断进步，发电机单机容量不断增大和电网对励磁系统的要求越来越高，常用励磁系统为交流励磁机旋转整流器励磁系统和自并励静止整流器励磁系统。励磁控制系统采用数字式励磁调节器。