Vandfabrikker udnytter kinetisk energi fra bevægende vandområder (normalt floder eller vandløb) for at køre maskiner og generere elektricitet. Vandets bevægelse driver vandhjulet, hvilket igen driver en mekanisk proces i selve møllen. Den mest almindelige mekaniske proces, der historisk er forbundet med vandmøller, er formaling af korn til mel. Det blev oprindeligt brugt til dette formål i det antikke Grækenland og bruges fortsat på denne måde i dag. Andre almindelige industrielle anvendelser af vandmøller inkluderer tekstilfremstilling og savværker.
Den mest almindelige anvendelse af vandmøller historisk og i moderne udviklingslande er til formaling af korn til mel. Disse kaldes gristmøller, majsfabrikker eller melfabrikker. Tidligt hjuldesign i det antikke Grækenland og Rom beskæftigede vandrette padler, der blev kaldt nordiske hjul. Padlen er fastgjort via en skaft til en løbersten, der slibes mod en fast "seng" -sten. Britiske og amerikanske gristmøller fungerer på samme måde, men hjulet er monteret lodret.
Den tidligste kendte brug af savværker fandt sted i det østlige romerske imperium i sidste halvdel af det tredje århundrede og blev fortsat ansat fra middelalderen gennem industrialisering. Hydrodrevne savværker var også almindelige blandt den gamle islamiske verden. Som med andre vandmøller udnytter savværker kinetisk energi fra at bevæge vand gennem et vandhjul, kun i dette tilfælde oversættes vandhjulets cirkulære bevægelse til frem og tilbage bevægelse af et savklinge gennem en stang kendt som en "pitman arm." Savværker drevet af vandkraft var i stand til at producere tømmer fra træstammer hurtigere og mere effektivt end Manuelt arbejde. Af denne grund fortsatte de med at være fælles langt ind i den amerikanske kolonitid, indtil processen blev drevet elektrisk.
Anvendelsen af vandmøller til produktion af tekstiler begyndte i det middelalderlige Frankrig i det 11. århundrede. Disse fyldemøller brugte vandhjulets bevægelse til at løfte træhamre, der blev slået ned på klud. Bomuldsfabrikker brugte hjulets roterende bevægelse til at "kortlægge" rå bomuld (bryde op og organisere rå klumper af bomuld i uld) og til vævning af klud og færdiguld.
Vandfabrikker bruges stadig til forarbejdning af korn i hele udviklingslandene. De er især udbredt i landdistrikterne Indien og Nepal. Selvom tilgængeligheden af billig elektricitet i det tidlige 20. århundrede gjorde vandmøller næsten forældede, fungerer nogle historiske vandmøller fortsat i USA. Desuden er nogle vandfabrikker blevet eftermonteret for at producere ren vandkraft i Det Forenede Kongerige. Mens disse genererer betydeligt mindre strøm end store vandkraftværker, har de fordelen ved ikke at kræve dæmning af store floder.