Lidé již dlouho využívají sílu přirozeně tekoucí vody, aby byl život pohodlnější. Před vynálezem elektřiny se říční vodopády používaly k pohybu turbín, které poháněly mlýny, které dokázaly drtit pšenici na mouku mnohem rychleji než jakákoli lidská ruka. Nejen, že tyto stroje byly tak účinné, že se používají dodnes, ale staly se mechanickými - základ pro generátory, které by mohly vytvářet elektřinu z pohybu padající vody, nebo hydroelektřina.
Tvorba vodní energie začíná vodní turbínou. Toto zařízení se skládá z úhlových nožů omotaných kolem kola. Jeho činnost je obdobná jako u větrníku, kde se turbína otáčí při kontaktu s pohybující se vodou. Když je turbína umístěna v dráze padající vody, turbína pohybuje hřídeli, který zase napájí elektrický generátor.
Typ elektrického generátoru, který se obecně používá k napájení vodních turbín, je standardní elektromagnetický generátor. Tento stroj pracuje na přeměně mechanické energie (energie pohybujících se objektů) na elektrickou energii. To se děje prostřednictvím zařízení, které pohybuje magnety kolem vodiče a vytváří elektromagnetické pole, které se poté sbírá jako elektřina.
Zatímco vodní elektrárna může být generována z přirozeně existujících vodopádů, většina vodních elektráren generuje vodu z vodopádů vytvořených člověkem. Tyto vodopády jsou vytvářeny stavbami přehrad, které omezují přirozený tok řeky do kanálů, kde bude voda pohánět turbíny. Tento proces maximalizuje účinnost sbírání energie, protože řízení toku vody vytváří vyšší tlak na menší ploše.