Французский физик Жак Арсен д'Арсонваль в 1881 году понял эту идею. Первая термальная электростанция была построена одним из его учеников Джорджем Клодом в 1930 году на Кубе. В 1935 году Клод построил другую станцию близ берегов Бразилии, однако погода и волны уничтожили обе станции еще до того, как они вышли на полезный уровень электроэнергии. С тех пор проводились и другие попытки, но термальные электростанции пока остаются экспериментальной технологией.
Термальные электростанции строятся в тропических прибрежных водах. По трубам на станцию поступает теплая поверхностная вода. Эта вода используется для получения пара, вращающего турбины. Турбина подключена к генератору, вырабатывающему электричество. Холодная вода глубоководных слоев поднимается с глубины 1,6 км по толстой трубе. Холодная вода конденсирует пар и охлажденная морская вода возвращается в океан. Сейчас протестировано три различных вида систем. В системе открытого типа используется морская вода, бойлер под давлением помогает получать пар. В закрытой системе теплая вода контактирует с трубами, содержащими теплообменную жидкость с низкой точкой кипения. Жидкость вращает генератор. В гибридных системах используется распыление открытого цикла для подогрева теплообменной жидкости и превращения ее в пар, вращающий турбины.
Термальные электростанции имеют те же проблемы, что и все океанические источники энергии. Стоимость строительства высока, что делает энергию океана более дорогой в сравнении с ископаемым топливом. Влияние термальных электростанций на окружающую среду остается неизученным.