エンジンが始動すると、バッテリーの役割は終わり、オルタネーターが作動します。オルタネーターは、回転するエンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリーを充電するとともに、ライト、点火装置、インフォテインメントシステム、その他車内のあらゆる電気機器に電力を供給します。

原理は電磁誘導です。回転子が固定子の中で回転し、その回転する磁場によって固定子の巻線に交流電流が誘導されます。ダイオードで構成された整流器がその交流電流を直流電流に変換し、自動車の電気系統で使用されます。電圧レギュレーターは、エンジンの回転数に関係なく、通常13.5～14.5ボルト程度の安定した出力電圧を維持します。

オルタネーターはベルト駆動式です。オルタネーターのプーリーとクランクシャフトのプーリーは、サーペンタインベルトで接続されています。ベルトが滑ったり切れたりすると、オルタネーターは充電を停止し、車はバッテリー電源のみで走行します。これはバッテリーが完全に消耗するまで続き、通常は30分から60分程度です。警告サインとしては、ライトが暗くなる、異音（うなり音）がする、ダッシュボードにバッテリー警告灯が点灯するなどがあります。

スタート・ストップシステムや回生ブレーキを搭載した現代の自動車は、より高度なオルタネーター（モータージェネレーターユニットとも呼ばれる）を使用しており、エンジンの補助も行う。基本的な役割は変わらず、バッテリーを充電し、電子機器を稼働させ続けることだ。