Wasserkraftgeneratoren können die Energie des bewegten Wassers in nutzbaren Strom umwandeln. Dies wird am häufigsten erreicht, indem ein Fluss aufgestaut wird und das Wasser dann durch eine oder mehrere Turbinen geleitet wird. Da das Wasser die Turbinen zum Drehen bringt, betreiben diese wiederum elektrische Generatoren. Während das Aufstauen von Flüssen Auswirkungen auf die Umwelt haben kann, gelten Wasserkraftgeneratoren in der Regel als Hauptquelle für saubere, erneuerbare Energie. Etwa 20 % des Stroms weltweit stammt aus Wasserkraftwerken, die den größten Teil des aus erneuerbaren Quellen erzeugten Stroms ausmachen.
Die meisten Wasserkraftgeneratoren sind Teil von Staudämmen, die künstliche Stauseen nutzen, obwohl es eine Reihe anderer Möglichkeiten gibt, Wasserkraft anzuzapfen. Laufwassergeneratoren funktionieren ähnlich wie herkömmliche Damm- und Reservoir-Generatoren, obwohl sie normalerweise nur eine geringe oder keine Reservoirkapazität haben. Anstatt eine künstliche Abflusssperre und Höhenänderung zu schaffen, nutzt die Laufwasserstromerzeugung die natürlichen Fließ- und Flusseigenschaften. Damit ein Laufwasserkraftwerk konstant Strom erzeugen kann, muss der Fluss, an dem es installiert ist, normalerweise einen konstant hohen Wasserdurchfluss haben.
Die Wasserbewegung in täglichen Gezeitenströmen kann auch durch Wasserkraftgeneratoren genutzt werden. Dies wird in der Regel durch die Installation von Turbinen in einer Gezeitenzone erreicht, die durch die täglichen Gezeitenschwankungen betrieben werden. Manchmal ist es möglich, Reservoirs in diese Systeme einzubauen, um in Situationen mit hohem Bedarf zusätzliche Generatorkapazität zu ermöglichen.
Eine weitere Möglichkeit, einem System zusätzliche Wasserkraftgeneratorkapazität hinzuzufügen, ist die Pumpspeicherung. Dieses System kann in Verbindung mit einem traditionellen gestauten Wasserkraftwerk oder alleinstehend verwendet werden. In Zeiten, in denen der Strombedarf in einem Gebiet gering ist, kann Wasser in hochgelegene Stauseen gepumpt werden. Bei steigendem Bedarf kann das gespeicherte Wasser dann zur Erhöhung der Generatorleistung verwendet werden. Letztendlich erzeugen diese Pumpsysteme weniger Strom, als zum Füllen der Stauseen verwendet wird, aber Pumpspeicher für die Wasserkrafterzeugung können in einigen Gebieten eine wichtige Methode zur Speicherung von Netzenergie sein.
Ein Teil der Stromerzeugung aus Wasserkraft kann Auswirkungen auf die Umwelt haben, insbesondere wenn es sich um große Staudammanlagen handelt. Eine potenziell unerwünschte Folge einiger Dämme ist, wie sie das Ökosystem eines Flusses effektiv aufspalten können. Während einige Dämme Fischtreppen beinhalten, die es bestimmten Arten ermöglichen, zum Laichen flussaufwärts zu reisen, können andere Fische sie möglicherweise nicht nutzen. Dies kann den Lebenszyklus einiger Arten beeinträchtigen oder die Biodiversität bestimmter Populationen verringern.
Staudämme können auch positive Auswirkungen haben, beispielsweise als Hochwasserschutz und als zuverlässige Quelle für die Bewässerung. Die Stauseen können auch für Aquakultur und Erholung genutzt werden. Im Gegensatz zu den meisten Arten der Stromerzeugung produzieren Wasserkraftwerke keine Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO2). Beim Bau der Generatoren können einige CO2 und andere Schadstoffe entstehen, obwohl sie nach dem Betrieb normalerweise sehr sauber sind.