汽车发电机的工作原理主要基于电磁感应，它包括两个主要部分：定子绕组和转子绕组。当发动机驱动转子旋转时，励磁绕组通电产生磁场，使得爪极磁化为N极和S极。转子的旋转导致磁通在定子绕组中不断变化，根据电磁感应定律，这会在定子的三相绕组中产生交变的感应电动势，从而实现交流发电。
定子绕组和转子绕组之间的交互作用更为细致。三相定子绕组均匀分布在壳体上，彼此相差120度电角度。转子绕组由两块极爪组成，接通直流电后磁化成N极和S极。磁力线从N极出发，穿过空气隙进入定子铁心，最终返回到相邻的S极。转子旋转时切割磁力线，产生三相交流电动势，经过整流桥元件转化为直流电，供给汽车的用电设备和为蓄电池充电。
发动机启动时，首先由蓄电池提供电流，通过充电指示灯和调节器触点向励磁绕组供电。当发动机转速提高，发电机的输出电压与蓄电池电压达到平衡时，充电指示灯熄灭，表明发电机已正常工作并自行提供励磁电流。发电机产生的三相交流电动势经过整流后，转化为直流电，满足汽车的用电需求，并为蓄电池充电。
汽车发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。