Der Brennstoff wird in einem auf den Brennstoff abgestimmten Dampfkessel verbrannt. Die meisten Anlagen arbeiten mit Rostfeuerungen oder bei größeren Anlagen auch nach dem Wirbelschichtverfahren. Beim Rostkessel wird der Brennstoff auf einem in der Regel mechanisch angetriebenen Rost über verschiedenen Zonen getrocknet, gezündet und verbrannt. Beim Wirbelschichtkessel wird der Brennstoff direkt in den Feuerraum gegeben. Die leichteren Bestandteile verbrennen im Flug, die schwereren fallen nach unten in ein Fluidisierungsmedium, meistens Sand, welcher die Verbrennung homogenisiert und den Brennstoff in der Schwebe hält. Im Boden des Kessels wird Luft eingedüst, um das Brennstoff-Sand-Gemisch zu verwirbeln und es zu fluidisieren. Das entstehende heiße Rauchgas wird bei beiden Verfahren durch Kesselzüge geleitet, die bei größeren Anlagen wassergekühlte Membranwände haben. Im Bereich der Flammenbildung und starker Strahlungsbelastung sind die Wände mit einer feuerfesten Ausmauerung ausgekleidet, um die thermische und chemische Belastung der Wände zu verringern. In den nachgeschalteten Rauchgaszügen sind Rohrschlangen eingebaut, die als Verdampferfläche und bei Biomassekraftwerken mit Turbinenbetrieb auch als Überhitzerflächen geschaltet sind. Der überhitzte Dampf wird einer Turbine zur Stromerzeugung zugeführt und/oder als Fernwärme bzw. Nahwärme genutzt. Das Rauchgas wird in einer Rauchgasreinigungsanlage gereinigt und über einen Kamin emittiert.

Die festen Verbrennungsrückstände sind je nach eingesetztem Brennstoff verschieden stark mit Schadstoffen (z. B. Schwermetalle) belastet. Die Reinigung stark belasteter Rauchgase erfolgt meistens mit Kalkhydrat zur Neutralisation der Säuren und Herdofenkoks als Adsorbens. Die Asche wird aus dem Rauchgasstrom lagert sich an Gewebefiltern ab, die regelmäßig abgereinigt werden. Die Neutralisation von Stickoxiden erfolgt meistens durch das SNCR-Verfahren mit Ammoniak bzw. Ammoniaklösung oder Harnstoffeindüsung. Holzasche unbelasteter Brennstoffe kann meist als Dünger verwendet werden. Die Asche belasteter Althölzer muss meistens auf Sondermülldeponien eingelagert werden.

Die Brennstoffe werden in der CO₂-Bilanz als neutral bezeichnet, da sie beim Verbrennen nur das beim Erzeugen aufgenommene CO₂ abgeben. Unberücksichtigt bleibt hierbei aber das bei Gewinnung, Aufbereitung und Transport emittierte Kohlendioxid, sowie bei Einsatz von Altholz das Mitverbrennen von z. T. erheblichen Anhaftungen nicht CO₂-neutraler Substanzen (Beschichtungen, Imprägnierungen).