Manusia telah lama memanfaatkan kekuatan air yang mengalir secara alami untuk membuat hidup lebih nyaman. Sebelum penemuan listrik, air terjun sungai digunakan untuk menggerakkan turbin, yang menggerakkan pabrik yang dapat menggiling gandum menjadi tepung jauh lebih cepat daripada tangan manusia mana pun. Tidak hanya mesin ini sangat efektif sehingga masih digunakan sampai sekarang, tetapi juga menjadi mekanik dasar untuk generator yang dapat menghasilkan listrik dari gerakan jatuh air, atau pembangkit listrik tenaga air.
Penciptaan pembangkit listrik tenaga air dimulai dengan turbin air. Perangkat ini terdiri dari bilah miring yang dililitkan di sekitar roda. Pengoperasiannya analog dengan kincir dengan turbin yang berputar saat bersentuhan dengan air yang bergerak. Ketika turbin ditempatkan di jalur jatuh air, turbin menggerakkan poros yang, pada gilirannya, menggerakkan generator listrik.
Jenis generator listrik yang umumnya digunakan untuk menggerakkan turbin air adalah generator elektromagnetik standar. Mesin ini bekerja mengubah energi mekanik (energi benda bergerak) menjadi energi listrik. Ini dilakukan melalui alat yang menggerakkan magnet di sekitar konduktor, menghasilkan medan elektromagnetik yang kemudian dikumpulkan sebagai listrik.
Sementara pembangkit listrik tenaga air dapat dihasilkan dari air terjun yang ada secara alami, sebagian besar pembangkit listrik tenaga air menghasilkan air dari air terjun buatan manusia. Air terjun ini dibuat dengan membangun bendungan, yang membatasi aliran alami sungai ke saluran di mana air akan menggerakkan turbin. Proses ini memaksimalkan efisiensi pengumpulan energi karena kontrol aliran air menciptakan tekanan yang lebih tinggi di area yang lebih kecil.