Un generator Van de Graaff folosește triboelectricitatea – crearea unei sarcini electrice prin frecarea a două materiale diferite, adesea denumite electricitate statică – pentru a genera o diferență mare de potențial care poate produce o descărcare de înaltă tensiune. Aparatul a fost dezvoltat de Dr. Robert J. Van de Graaff la începutul anilor 1930, deși a fost precedat de o serie de dispozitive care funcționau pe principii similare. „Motorul” generatorului Van de Graaff folosește două role din materiale diferite – de obicei metal și plastic – conectate printr-o curea din cauciuc sau alt material izolator, suspendată vertical între ele și antrenată de un motor. Un pieptene metalic, împământat la pământ, este poziționat cu dinții îndreptați spre rola inferioară. În partea de sus a generatorului, un alt pieptene metalic este poziționat similar, cu dinții aproape de rola superioară și conectat la o cupolă metalică.
Dacă rola superioară este metalică și rola inferioară din plastic, frecarea curelei de rola de plastic va face ca electroni să fie îndepărtați din plastic pe bandă, astfel încât o sarcină negativă se acumulează pe centură în timp ce rola rămâne cu o sarcină pozitivă. Electronii din pieptene inferior sunt atrași de rola încărcată pozitiv și unii vor sări spre ea, dar sunt împiedicați să ajungă la ea de către centura izolatoare, care capătă apoi o încărcătură negativă și mai mare. În partea de sus a dispozitivului, electronii din pieptene se îndepărtează de centura încărcată negativ și pe cupola metalică, pentru a fi înlocuiți cu electroni din centură. Astfel, există un transfer continuu de electroni de la rola inferioară – prin intermediul curelei și al pieptenelor de sus – la domul metalic, care capătă o sarcină negativă mare. Dacă pozițiile rolelor sunt inversate, domul capătă o sarcină pozitivă.
Forma de cupolă a vârfului generatorului Van de Graaff este ideală pentru a obține o distribuție uniformă a sarcinii și pentru a maximiza potențialul. Marginile ascuțite, punctele sau neregulile pot duce la scurgerea încărcăturii în aer. Acesta este motivul pentru care se folosesc pieptenii metalici – dinții permit electronilor să se deplaseze cu ușurință către sau dinspre pieptene pentru a obține o acumulare mare de sarcină pe dom. Generatorul prototip a folosit o cutie de conserve în loc de un dom, dar acest lucru a fost în curând îmbunătățit.
Generatoarele Van de Graaff se găsesc în mod obișnuit în laboratoarele de fizică din școli și colegii: acestea pot genera diferențe de potențial de peste 100,000 de volți. O demonstrație populară implică atragerea părului elevilor voluntari atunci când ating cupola; firele de păr capătă aceeași încărcătură și se resping reciproc. Acest tip de generator poate genera, de asemenea, scântei destul de substanțiale pe măsură ce electronii sar la un obiect din apropiere. Arătând cu degetul aproape de dom, o scânteie de până la câțiva centimetri lungime poate fi făcută să sară între dom și deget, rezultând un șoc electric ușor. Deși pot fi generate tensiuni foarte mari de aceste dispozitive, curentul este prea mic pentru a prezenta vreun risc.
Este posibil să se construiască generatoare care produc tensiuni mult mai mari. Un generator Van de Graaff mare poate produce o diferență de potențial de milioane de volți. Cel mai mare generator demonstrativ construit vreodată are o înălțime de 40 de picioare (12.19 m) și poate genera diferențe de potențial de 5 milioane de volți sau mai mult, producând scântei asemănătoare fulgerelor cu o lungime de câțiva metri.
Generatoarele Van de Graaff au si aplicatii serioase. Acestea sunt uneori folosite pentru a genera tensiunile uriașe necesare acceleratoarelor de particule care sunt folosite pentru a investiga forțele fundamentale ale naturii. Un generator Van de Graaff condus de Universitatea Națională Australiană în acest scop produce o diferență de potențial de 15 milioane de volți.