З 1990 року почався новий етап співробітництва з КНР і Кубою. Протягом 1990-1993 рр. "Турбоатом" поставив турбоустановки потужністю 320 МВт для теплових електростанцій, що будувалися, Нанкін і Інкоу (Китай). Для ТЕС Гавана на Кубі була розроблена і в 1991 році виготовлена турбоустановка К-220-130/3600.
У період з 1996 по 2003 р. "Турбоатом" в конкурентній боротьбі вперше самостійно виграв тендери та здійснив модернізацію турбін для АЕС "Пакш" (Угорщина) і АЕС "Ловііса" (Фінляндія).
Одним з основних напрямків роботи підприємства в період 1990-2000 рр. була участь в реконструкції та модернізації застарілого енергетичного обладнання гідроелектростанцій. З 1996 року підприємство брало активну участь в модернізації електростанцій Дніпровського каскаду, випускаючи гідротурбіни з поліпшеними енергетичними якостями, підвищеної надійності та екологічності.
Першою екологічно чистої модернізованої турбіною поворотно-лопатевого типу, розробленої на заводі, була гідротурбіна для Камської ГЕС. Відмінністю конструкції робочого колеса стало відсутність масла в порожнині його корпусу в зоні ущільнень лопатей, а також ланок кінематики, підшипників цапф лопатей, які працюють на самозмащувальних композиційних матеріалах.
За 1996-2002 роки було поставлено 18 комплектів гідротурбінного обладнання для реалізації першого етапу реконструкції ГЕС Дніпровського каскаду, в тому числі для Київської ГЕС, Дніпровської ГЕС-1, Каховської ГЕС.
У січні 1998 року набрав чинності один з найбільших за всю історію підприємства експортний контракт на постачання турбін до Індії для гідроенергетичного комплексу "Тері". В обсяг Контракту увійшли розробка, виготовлення, поставка, монтаж і пуск гідрообладнання в складі: 4 радіально-осьові гідротурбіни одиничною потужністю 280 МВт, 4 унікальних кульові затвора діаметром 4 м і стільки ж дискових затворів діаметром 5 м. У тендері за це замовлення брали участь понад десять міжнародних фірм.
За 2000-2014 роки реконструйовано та введено в експлуатацію п'ять з шести гідротурбін Дністровської ГЕС-1.
У період з 2001 по 2003 рік також були підписані контракти з реалізації проектів будівництва ГЕС Лардж, Котешвар, Туріал для Індії в кооперації з фірмою BHEL (Індія). ВАТ "Турбоатом" поставило в 2002-2003 рр. 3 робочі колеса діаметром 3,45 м і потужністю 43,5 МВт для ГЕС Лардж, в 2007-2009 рр. - 4 робочі колеса діаметром 4,4 м і потужністю 102 МВт для ГЕС Котешвар, в 2013 р. - 3 робочі колеса діаметром 2,65 м і потужністю 32,6 МВт для ГЕС Туріал.
Значною подією в історії підприємства стало підписання в 2002 році контракту з Національною корпорацією з атомної енергії Індії (NPCIL) на поставку обладнання турбоустановок для чотирьох енергоблоків двох індійських АЕС "Кайга" і "Раджастан" одиничною потужністю 240 МВт. Контракт успішно виконаний в 2006 р.
У 2003 році почався другий етап модернізації ГЕС Дніпровського каскаду. За період 2003-2017 рр. для ПрАТ "Укргідроенерго" реконструйовано і введено в експлуатацію гідротурбінного обладнання для 45 агрегатів Київської ГЕС, Каховської ГЕС, Середньодніпровської ГЕС, Канівській ГЕС, Кременчуцької ГЕС, Дніпровської ГЕС-2.
У Колумбії в 2003 р. на ГЕС Еррадура і ГЕС Вуельта були поставлені 2 дискових затвора діаметром 1,6 і 1, 8 м і 2 кульових затвора діаметром 0,9 м.
З 2003 по 2005 р. для ГЕС Ель Кахон (Мексика) були розроблені, виготовлені та поставлені дві радіально-осьові гідротурбіни з вбудованим циліндровим затвором одиничною потужністю 380,33 МВт, з робочим колесом діаметром 5,3 м. У 2007 році гідроагрегати ГЕС Ель Кахон пущені в експлуатацію.
Висока якість і підтвердження натурними випробуваннями гарантованих техніко-економічних показників роботи обладнання на ГЕС Ель Кахон стали вирішальним фактором при отриманні в 2008 р. аналогічного експортного замовлення на дві гідротурбіни РО 180-В-530 для ГЕС Ла Йеска (Мексика), а в 2009 р. розпочато поставку обладнання на ГЕС. У 2012 році гідроагрегати ГЕС Ла Йеска пущені в експлуатацію.
З 2004 року виконані роботи по модернізації турбін потужністю 200 МВт на Старобешівській, Курахівській та Луганській ТЕС.
У 2005-2013 рр. підприємство виконало ряд замовлень на поставку турбін нового покоління типу К-325-23,5 для Зуївської ТЕС, ТЕС "Аксу" (Казахстан), Новочеркаської ГРЕС, за розробку і впровадження яких "Турбоатом" удостоєний Державної премії України в галузі науки і техніки в 2009 році. У складі творчого колективу - генеральний директор В. Г. Суботін, генеральний конструктор Е. В. Левченко і головний конструктор парових і газових турбін В. Л. Швецов.
У 2006-2011 рр. виконано модернізацію проточних частин ЦНД турбін К-500-65/3000 Ленінградській, Курській, Смоленській АЕС. Роботи виконані на 21 турбіні. Налагоджено випуск трубних систем конденсаторів АЕС з титанового сплаву і нержавіючої сталі. Роботи виконані в 2011 - 2015 рр. для Нововоронезької, Балаковської, Ростовської, Калінінської АЕС. В даний час роботи виконуються на Південно-Українській та Запорізькій АЕС.
У 2009 році АТ "Турбоатом" виготовлено та поставлено чотири комплекти лопатей робочих коліс для поворотно-лопатевих гідротурбін ГЕС Інь Пань (Китай) і чотири комплекти робочих коліс для поворотно-лопатевих гідротурбін ГЕС Шеньсигоу (Китай).
У 2010 році АТ "Турбоатом" виконало допоставку гідротурбінного обладнання для двох радіально-осьових гідротурбін з кільцевими затворами Рогунської ГЕС (Таджикистан) потужністю 200,0 МВт з діаметром робочого колеса 4,835 м.
У 2011 році АТ "Турбоатом" виконало проектування, виготовлення, постачання і пуск в експлуатацію чотирьох радіально-осьових гідротурбін для Єгорлицької ГЕС-2 (Росія) одиничною потужністю 3,0 МВт з діаметром робочого колеса 1,9 м.
Будується в середній частині Дністра найбільша в Європі Дністровська гідроакумулююча електростанція повинна стати важливим стабілізуючим ланкою національної енергосистеми. Розробку основного обладнання для цієї станції здійснювали провідні українські підприємства енергетичного машинобудування, такі як ВАТ "Турбоатом", ДП "Електроважмаш", ВАТ "Запоріжтрансформатор" і ін. ВАТ "Турбоатом" для ДГАЕС розроблена вертикальна оборотна радіально-осьова гідротурбіна типу ОРО 170-В-730 з вбудованим кільцевим затвором з унікальними параметрами за розміром робочого колеса і по потужності гідромашини. Енергетичний комплекс Дністровської ГАЕС складається з семи гідроагрегатів і вводиться в експлуатацію декількома пусковими чергами. До складу першої черги ГАЕС входять три гідроагрегати (проектна потужність 972 МВт в генераторному режимі і 1263 МВт в насосному режимі). Починаючи з 2009 р. два гідроагрегати введені в експлуатацію. Перша черга з трьох агрегатів завершена в 2016 році. В цей час укладено контракт і виконується виготовлення, постачання і монтаж четвертої гідромашини Дністровської ГАЕС.
З 2014 по 2017 р. виконані наступні основні роботи по гідротурбінах:
- проведено обстеження, капітальний ремонт і введення в подальшу експлуатацію кульового затвора діаметром 4,2 м Нурекської ГЕС (Таджикистан).
- за контрактами з МБРР введені в експлуатацію три поворотно-лопатеві гідротурбіни ДніпроГЕС-2.
- за контрактами з МБРР введені в експлуатацію дві поворотно-лопатеві гідротурбіни Кременчуцької ГЕС, третя знаходиться в стадії монтажу.
- здана в експлуатацію шоста, модернізована поворотно-лопатева гідротурбіна Середньодніпровської ГЕС.
- у 2016 році укладено контракт (тендер по ЄБРР і ЄІБ) на реконструкцію трьох гідроагрегатів з радіально-осьовими турбінами для Київської ГАЕС. В цей час розпочато реалізацію даного контракту.
- у 2016 році укладено контракт (тендер по ЄБРР і ЄІБ) на реконструкцію семи агрегатів Канівської ГЕС. В цей час розпочато реалізацію даного контракту.
- у 2016 році укладено два договори (єдиний постачальник) на реконструкцію двох агрегатів Канівської ГЕС. В цей час розпочато реалізацію даного контракту.
- у 2017 році укладено договори на реконструкцію гідротурбіни Каховської ГЕС і поставку нового валу для гідротурбіни Середньодніпровської ГЕС.
- у 2017 році укладено договір на поставку запасного (п'ятого) колеса для радіально-осьової гідротурбіни ГЕС Лардж, Індія.
З 2013 р по 2015 р були пущені такі парові турбіни:
- турбіна потужністю 1100 МВт на блоці № 3 Ростовської АЕС - 19-а за рахунком тихохідна "турбіна-мільйонник" К-1100-60/1500, виготовлена "Турбоатомом", яка введена в експлуатацію,
- турбіна К-540-23,5 на Екібастузського ГРЕС (Казахстан),
- турбіна К-325-23,3 потужністю 325 МВт на Запорізькій і Трипільської ТЕС, яка прийшла на зміну К-300-240-2, яка вичерпала свій ресурс,
- турбіна К-175-12,8 на блоці № 8 Добротвірської ТЕС - модернізована К-160-130,
- модернізована турбіна із заміною конденсатора на блоці № 4 Балаковської АЕС.
- змонтовані та введені в експлуатацію конденсатори блочно-модульного виконання з трубними системами з нержавіючої сталі на блоках № 1 та 2 Калінінської АЕС.
Завод завершив виготовлення і відвантаження 20-го "мільйонника" для 4-го блоку Ростовської АЕС.
У 2014 році укладено контракт на виготовлення і поставку двох турбін К-330-23,5 в повній комплектації модернізацію блоку № 6 Слов'янської ТЕС. Завершення робіт відбулося 2018 року.
У 2015 році підприємство уклало контракт на модернізацію ЦВД енергоблоків № 1-4 АЕС Пакш, Угорщина. Закінчення робіт відбулося в 2019 році.
У 2017 році АТ "Турбоатом" уклало контракт на модернізацію ЦВД і ЦНД 2-х турбін К-220-44 енергоблоку № 2 Мецаморської АЕС, Вірменія. Завершення виготовлення і відвантаження пристроїв проведено в січні 2019 року.