Concettualmente è identico al turbocompressore classico, ma la differenza più grande da quest'ultimo è insita nella girante motrice o di scarico. Nel caso del turbo a geometria variabile, la girante della turbina è, infatti, circondata da un anello di palette statoriche che sono ad incidenza variabile. Il movimento di tali palette statoriche, controllato dalla centralina elettronica, consiste nella variazione del loro angolo d'incidenza rispetto alle palette rotanti della girante motrice. In funzione del regime di rotazione, queste vengono chiuse o aperte per favorire la velocità o la portata dei gas esausti, a seconda dei regimi di funzionamento del motore. Ciò porta ad una maggiore flessibilità ed adattabilità di comportamento rispetto al turbocompressore a geometria fissa, dato che, sfruttando l'incidenza variabile delle palette statoriche sul lato caldo di scarico, un turbo a geometria variabile consente di ottenere la stessa bassa inerzia di un turbo di piccole dimensioni ed una portata d'aria di alimentazione elevata (e, quindi, potenza elevata del motore) di un turbo di grandi dimensioni. Il campo di applicazione più vasto è quello dei turbodiesel ad alta pressione di iniezione, come i Common-Rail e gli iniettore-pompa.