Vodenice koriste kinetičku energiju vodenih vodnih tijela (obično rijeka ili potoka) kako bi vozile strojeve i proizvodile električnu energiju. Kretanje vode pokreće vodeni kotač, koji zauzvrat pokreće mehanički proces unutar samog mlina. Najčešći mehanički postupak koji je povijesno povezan s vodenicama je mljevenje žitarica u brašno. U tu se svrhu izvorno koristio u drevnoj Grčkoj i nastavlja se koristiti i danas. Ostale uobičajene industrijske primjene vodenica uključuju proizvodnju tekstila i pilane.
Povijesno i u modernim zemljama u razvoju vodeni mlinovi najčešće se koriste za mljevenje žitarica u brašno. To se nazivaju mlinovi za mlevenje, mlinovi za kukuruz ili mlinovi za brašno. Rani dizajn kotača u staroj Grčkoj i Rimu koristio je vodoravne lopatice koje su se zvale nordijski kotači. Veslo je pomoću osovine pričvršćeno za kamen trkač koji se brusi o učvršćeni kamen u krevetu. Britanski i američki mlinovi rade na sličan način, ali kotač je postavljen okomito.
Najranija poznata upotreba pilana dogodila se u istočnom Rimskom Carstvu u drugoj polovici trećeg stoljeća i nastavila se koristiti od srednjovjekovnog razdoblja do industrijalizacije. Pilane na hidroelektrane također su bile česte među drevnim islamskim svijetom. Kao i kod drugih vodenica, i mlinovi koriste kinetičku energiju iz vode koja se kreće kroz vodeni kotač, samo se u ovom slučaju kružno kretanje vodenog kotača prevodi u pomicanje lista pile naprijed-natrag kroz šipku poznatu kao "ruka pitmana". Pilane pogonjene hidroenergijom mogle su brže i učinkovitije proizvoditi drvo od trupaca ručni rad. Iz tog su razloga nastavili biti uobičajeni i u američko kolonijalno razdoblje sve dok proces nije postao električno napajan.
Primjena vodenica na proizvodnju tekstila započela je u srednjovjekovnoj Francuskoj tijekom 11. stoljeća. Ovi mlinovi za punjenje koristili su pokret vodenog kotača za podizanje drvenih čekića (poznatih kao zalihe punjenja) koji su tukli po tkanini. Pamučni mlinovi koristili su rotacijsko kretanje kotača za "kartanje" sirovog pamuka (razbijanje i organiziranje sirovih nakupina pamuka u vunu) te za tkanje platna i gotove vune.
Vodenice se i dalje koriste za preradu žitarica u cijelom svijetu u razvoju. Posebno su rašireni u ruralnim dijelovima Indije i Nepala. Iako je dostupnost jeftine električne energije početkom 20. stoljeća vodenice praktički zastarjela, neki povijesni mlinovi i dalje rade u Sjedinjenim Državama. Štoviše, neki mlinovi za vodu obnovljeni su za proizvodnju čiste, hidro-električne energije u Ujedinjenom Kraljevstvu. Iako one generiraju znatno manje energije od velikih hidroelektrana, oni imaju prednost što ne zahtijevaju brane velikih rijeka.