在核心机或燃气发生器后，加装一套涡轮（一级或多级），燃气在这后一涡轮（一般称为动力涡轮或低压涡轮）中膨胀，驱动它高速旋转并发出一定功率，动力涡轮的前轴（称动力轴）穿过核心机转子，通过压气机前的减速器减速后由输出轴输出功率，就组成了涡轮轴发动机，主要用于直升机动力。涡轮轴发动机中，燃气发生器产生的可用能量基本全被动力涡轮吸收并从动力轴输出，通过直升机上的主减速器减速后驱动直升机的旋翼和尾桨；由尾喷管中喷射出的燃气的温度和速度极低，基本上不产生推力。涡轮轴发动机主要包括定轴式和自由涡轮式两种类型。

定轴式涡轮轴发动机，也称为固定涡轮式涡轮轴发动机，其涡轮既驱动压气机又驱动功率输出轴。定轴式涡轮轴发动机的涡轮产生的功率远大于压气机所需的功率，通过减速器将其剩余的功率输出，用于带动直升机旋翼和尾桨。由于其功率输出轴与核心机为机械连接，因此具有功率传送方便，结构简单，操纵调节简单等优点。但也存在着起动性能差（起动加速慢），加速性不好，功率输出轴转速高而需要大的减速器等缺点。

自由涡轮式涡轮轴发动机由燃气发生器和自由涡轮组成。产生输出功率的自由涡轮安装在发动机功率输出轴上，此轴与核心机转子无机械联系，它们之间仅有气动联系。由于自由涡轮是输出轴功率的，因此又称自由涡轮为动力涡轮。自由涡轮式涡轮轴发动机与定轴式涡轮轴发动机相比，起动性能好，工作稳定，加速性能较好，调节性能和经济性好。但其结构比较复杂。

大部分涡轮轴发动机为自由涡轮式涡轮轴发动机，定轴式涡轮轴发动机仅用于一些功率较小的发动机中。