ТЭС являются крупными потребителями топлива. Они расходуют более четверти общих первичных топливных ресурсов. Электростанции дореволюционной России использовали только дальнепривозное высококалорийное топливо (нефть и уголь). В годы осуществления плана ГОЭЛРО в топливном балансе тепловых электростанций резко снизился удельный вес дальнепривозного топлива, широко стали применяться местные виды топлива (торф, уголь подмосковный, кизеловский и др.). Начиная с первой пятилетки и до 1955 г. в топливном балансе тепловых электростанций возрастала роль угля и относительно снижалось потребление нефти и торфа. Топливный баланс тепловых электростанций в период 1955—1970 гг. в связи с открытием месторождений нефти и газа и необходимостью повышения темпов развития и эффективности народного хозяйства характеризовался возрастанием доли газа и мазута. Использование сезонных избытков газа в летнее время, когда уменьшается его расход на коммунально-бытовые нужды, привело к необходимости перевода многих электростанций европейской части СССР, Закавказья, Урала, Средней Азии на два вида топлива — мазут и газ, уголь и газ. Изменились топливные режимы многих электростанций в связи с внедрением экибастузского угля на Урале, кузнецкого угля в европейской части СССР (благодаря развитию открытого способа добычи).