废气涡轮复合系统包括涡轮增压器和动力涡轮，其中涡轮增压器利用排气能量驱动压气机将内燃机进气压缩，增大气缸进气密度，提高内燃机的功率密度；动力涡轮将排气能量转换为机械功，并通过动力复合系统与内燃机输出动力进行耦合，提高发动机热效率，降低发动机油耗。采用废气涡轮复合系统的发动机称为涡轮复合发动机。

废气涡轮复合的概念最早于1942年由美国莱特公司航空部提出和研发，应用于航空活塞式发动机。1948年，该涡轮复合发动机获得了美国海军的订单，于1950年通过测试并批量生产，直到1956年，生产了约9000台。1954年，Napier Nomad航空发动机也采用了废气涡轮复合技术，取得了明显的节油效果。

在车用内燃机领域，废气涡轮复合技术从20世纪90年代开始实际应用。1991年，瑞典斯堪尼亚公司首次研发出应用于重型卡车的11升涡轮复合柴油机DTC11，并成功实现商业化生产。此后，瑞典沃尔沃和德国奔驰等公司也相继研发了涡轮复合发动机并实现量产。

废气涡轮复合技术在大型船用发动机上也有应用，如德国MAN公司研制的废气涡轮复合系统应用于大型货轮，发动机主动力用于驱动货轮航行，动力涡轮回收发动机排气能量并转化为电能，以满足船舶用电需求。