In einem ersten Schritt wird Erdgas in der Brennkammer der Gasturbine verbrannt. Das heiße Verbrennungsgas (1.350°C) durchströmt die Gasturbine, welche ihrerseits einen Generator antreibt. Nach Verlassen der Gasturbine wird das noch immer 600°C heiße Verbrennungsgas noch zusätzlich zum Heizen eines Dampfkessels verwendet. Der so erzeugte Dampf treibt über eine Dampfturbine ebenfalls einen Generator an.
Gegenüber der herkömmlichen Kraftwerkstechnologie mit einfacher Brennstoffnutzung (Dampfturbine) erfolgt bei einem Gas-Dampf-Kraftwerk eine zweistufige Brennstoffausnutzung (Gasturbine und Dampfturbine). Dadurch kann der derzeit in der Großkraftwerkstechnik größtmögliche Nettowirkungsgrad von ca. 58 % (vgl. Kohlekraftwerk moderner Bauart: 46 %) erreicht werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit Fernwärme auszukoppeln. Im Fall des GDK Klagenfurt wird dadurch ein Brennstoffnutzungsgrad bei Auskoppelung von Fernwärme von über 70 % ermöglicht.