בני אדם כבר מזמן רותמים את כוחם של מים זורמים באופן טבעי על מנת להפוך את החיים לנוחים יותר. לפני המצאת החשמל שימשו מפלי נהרות להעברת טורבינות, שהפעילו טחנות שיכולות לטחון חיטה לקמח מהר יותר מכל יד אנושית. לא רק שהמכונות הללו היו יעילות כל כך עד שהן משמשות עד היום, אלא שהן הפכו למכניות בסיס לגנרטורים העלולים ליצור חשמל מתנועת מים נופלים, או הידרואלקטריות.
יצירת כוח הידרואלקטרי מתחילה בטורבינת מים. מכשיר זה מורכב מלהבים זוויתיים הכרוכים סביב גלגל. פעולתו מקבילה לזו של גלגל עמוד שהטורבינה מסתובבת כשהוא בא במגע עם מים נעים. כאשר הטורבינה ממוקמת בנתיב של מים נופלים, הטורבינה מניעה פיר אשר, בתורו, מניע גנרטור חשמלי.
סוג הגנרטור החשמלי המשמש בדרך כלל להפעלת טורבינות מים הוא גנרטור אלקטרומגנטי סטנדרטי. מכונה זו פועלת להמרת אנרגיה מכנית (האנרגיה של עצמים נעים) לאנרגיה חשמלית. זה נעשה באמצעות מכשיר שמעביר מגנטים סביב מוליך, ויוצר שדה אלקטרומגנטי שנאסף לאחר מכן כחשמל.
בעוד שניתן לייצר הידרואלקטריות ממפלים קיימים באופן טבעי, מרבית המפעלים ההידרואלקטריים מייצרים מים ממפלים מתוצרת האדם. מפלים אלה נוצרים על ידי בניית סכרים, המגבילים את הזרימה הטבעית של נהר לתעלות שבהן המים יפעילו טורבינות. תהליך זה ממקסם את יעילות איסוף האנרגיה מכיוון שהשליטה בזרימת המים יוצרת לחץ גבוה יותר באזור קטן יותר.