Moderne Windenergieanlagen bestehen in der Regel aus den folgenden Hauptkomponenten: Fundament, Turm, Gondel und Rotor.
Bei den Fundamenten unterscheidet man zwischen Flachfundamenten  und Tiefgründung. Flachfundamente werden überall dort eingesetzt, wo ein tragfähiger Baugrund vorhanden ist. Bei besonders weichem Baugrund (z. B. in Mooren) werden so genannte Tiefgründungen bzw. Pfahlfundamente eingesetzt.
Der Turm einer Windkraftanlage trägt die Gondel und den Rotor. Bei den Türmen unterscheiden man 3 Bauarten: Gittermast, konischer Stahlrohrturm oder Betonturm. Vereinzelt findet man auch so genannte Hybridtürme, d. h. Kombinationen aus den o. g. Turmvarianten. Heute werden aus ästhetischen Gründen vorwiegend Stahlrohrtürme eingesetzt. Abgespannte Masten werden nur für kleine Windkraftanlagen verwendet (z.B. Kleinwindkraftanlagen zum Batterieladen).
Die Gondel bzw. das Maschinenhaus einer Windenergieanlage beinhaltet fast alle für den Betrieb der Anlage erforderlichen Komponenten: Antriebswelle, Hauptlager, Getriebe, Generator, Windrichtungsnachführung, Steuerungs- und Sicherheitssysteme und z. T. auch den Transformator.
An der Vorderseite der Antriebswelle ist der Rotor montiert, welcher aus der Nabe sowie den drei Rotorblättern besteht.

Wenn die Windgeschwindigkeit beispielsweise 2 m/s erreicht, startet der Computer die Windrichtungsnachführung und dreht die Anlage in den Wind. Der Wind drückt auf die Blätter. Das aerodynamische Profil der Blätter erzeugt auf der einen Seite einen Überdruck und auf der anderen Seite einen Unterdruck. Dabei wird die Energie des Windes auf die Blätter übertragen und der Rotor beginnt sich zu drehen. Der Rotor ist über die Antriebswelle mit einem mehrstufigen Getriebe verbunden. Das Getriebe passt die Drehzahl des Rotors an die Generatordrehzahl an. Wenn der Generator schnell genug läuft, um Strom erzeugen zu können, wird er auf das Netz geschaltet und der erzeugte Strom in das Energieversorgungsnetz eingespeist. Je nach Anlagentyp erreichen die Anlagen bei Windgeschwindigkeiten zwischen 11 m/s und 15 m/s ihre Nennleistung.
Einige Anlagen werden durch die Drehung des gesamten Blattes geregelt, wenn der Wind zu stark wird. Diese Methode nennt man Pitch-Regelung. Bei anderen Anlagen beeinflusst das Blattprofil die Belastung, indem bei zu starkem Wind an der Rückseite des Blattes Turbulenzen erzeugt werden. Dies wird als Stall-Regelung bezeichnet. Bei Windgeschwindigkeiten von 25 m/s oder mehr aktiviert die Computersteuerung das Hydrauliksystem, das die aerodynamische Bremse auslöst. Pitch-geregelte Anlagen verwenden einen elektrischen oder hydraulischen Antrieb, um die Blätter um die Längsachse aus dem Wind zu drehen. Bei stallgeregelten Anlagen werden nur die Blattspitzen gedreht. Sinkt die Drehzahl des Rotors unter einen festgelegten Wert, wird die Scheibenbremse aktiviert und der Rotor gestoppt. Wenn der Wind nachlässt, startet die Computersteuerung die Windenergieanlage erneut.