Gjennom et fjernvarmenett pumper varmeproduksjonsanlegget oppvarmet forsyningsvann til forbrukere, der det brukes som rom-/gulvvarme og for å produsere varmtvann. Varmtvannet blir varmet opp i en varmeveksler der det oppvarmede forsyningsvannet overfører sin varme til vannet som kommer ut av kranene.
For romvarme kan forsyningsvannet brukes direkte. Alternativt kan en varmeveksler også overføre varmen til en intern sirkulasjon. Forsyningsvannet – som nå er kaldt fordi varmen er blitt overført til varmtvann og romvarme – går deretter tilbake til fjernvarmeanlegget. Fjernvarmeforsyningsvannet sirkulerer uendelig i en lukket rørledning.
Noen fjernvarmesystemer bruker damp i stedet for vann som middel for varmefordeling. Dette er for å oppnå høyere forsyningstemperaturer, som ofte er nødvendig for industriprosesser. En ulempe med damp er at det har høyere varmetap enn vann.
På grunn av samtidig produksjon av varme og elektrisitet i kombinerte varme- og kraftanlegg er fjernvarme svært energieffektivt. Med implementering av fornybare energikilder og bruk av avfallsvarme fra industrien er miljøgevinsten med fjernvarme enda mer åpenbar. Denne slags energiutnyttelse er gunstig både for miljøet og samfunnet som helhet.
Sammenlignet med individuelle varmesystemer er fjernvarmeanleggene bedre til å redusere utslipp av farlige stoffer siden de har mer avansert utstyr for forurensningskontroll og dermed mer kontrollerte varmeproduksjonsforhold. Dessuten er fjernvarme svært praktisk for forbrukerne, som knapt merker hvordan radiatorer og springvann varmes opp i det daglige.
Fjernvarme er ikke bare kompatibel med dagens fornybare energikilder. Med et etablert fjernvarmenett kan fremtidige energikilder også brukes sentralt og distribueres til forbrukere gjennom eksisterende fjernvarmerør.
Dertil kommer overlegen effektivitet og mulighet til å bruke avfallsvarme fra elektrisitetsproduksjon. Resultatet er et system som potensielt kan være hjørnestenen i fremtidens energiforsyning.
Etter hvert som bekymringene for miljøet er blitt flere, har fornybare ressurser blitt et sentralt tema. Fleksibiliteten med fjernvarme gjør det mulig å legge om til miljøvennlige alternativer.
Fornybar energi er energi som genereres av naturressurser, og omfatter geotermisk energi, biomasse, vindenergi, vannenergi, solenergi osv.
Det er klimagassnøytralt. Dette betyr at det ikke øker konsentrasjonen av klimagasser (f.eks. CO2, metan, dinitrogenoksid og CFC) i atmosfæren.
Disse alternative fornybare energikildene er kompatible med fjernvarme enten direkte eller indirekte. Energikilder som vanligvis brukes til elektrisitetsproduksjon, f.eks. vann- og vindenergi, brukes sjelden i fjernvarmesystemer, men mesteparten av de fornybare kildene brukes i høy grad i fjernvarme.