O ciclo termodinâmico ideal para modelar uma turbina a gás é o ciclo Brayton que utiliza os processos de compressão e expansão isentrópicos.

Na operação de uma turbina a gás por meio de um ciclo aberto, o ar entra no compressor pelo bocal de admissão, passa através da câmara de combustão a volume constante, reage com o combustível e os gases de combustão gerados passam pela turbina e saem pelo escape para a atmosfera.

A operação de uma turbina a gás por meio de um ciclo fechado diferencia-se de um ciclo aberto pela adição de um trocador de calor que rejeita calor do ciclo para uma fonte fria externa.

O processo de expansão dos gases de combustão em uma turbina a gás do ciclo ideal ocorre de forma adiabática, ou seja, sem transferência de calor para o ambiente.