Cilvēki jau sen izmanto dabiski plūstoša ūdens spēku, lai padarītu dzīvi ērtāku. Pirms elektrības izgudrošanas upju ūdenskritumi tika izmantoti, lai pārvietotu turbīnas, kas darbināja dzirnavas, kas kviešus varēja sasmalcināt miltos daudz ātrāk nekā jebkura cilvēka roka. Šīs mašīnas bija ne tikai tik efektīvas, ka tiek izmantotas arī mūsdienās, bet arī kļuva par mehāniskām - pamats ģeneratoriem, kas varētu radīt elektrību no krītoša ūdens kustības, vai hidroelektroenerģija.
Hidroelektrostaciju radīšana sākas ar ūdens turbīnu. Šī ierīce sastāv no leņķveida asmeņiem, kas aptīti ap riteni. Tā darbība ir analoga tai, kas vērsta uz riteni, kad turbīna griežas, saskaroties ar kustīgu ūdeni. Kad turbīna ir novietota krītošā ūdens ceļā, turbīna pārvieto vārpstu, kas savukārt darbina elektrisko ģeneratoru.
Elektriskā ģeneratora tips, ko parasti izmanto ūdens turbīnu darbināšanai, ir standarta elektromagnētiskais ģenerators. Šī mašīna darbojas, lai mehānisko enerģiju (kustīgu objektu enerģiju) pārvērstu elektriskajā enerģijā. Tas tiek darīts, izmantojot aparātu, kas pārvieto magnētus ap vadītāju, radot elektromagnētisko lauku, kas pēc tam tiek savākts kā elektrība.
Lai gan hidroelektroenerģiju var radīt dabiski esošie ūdenskritumi, vairums hidroelektrostaciju ūdeni ražo no cilvēku radītiem ūdenskritumiem. Šie ūdenskritumi tiek veidoti, uzbūvējot aizsprostus, kas ierobežo dabisko upes plūsmu kanālos, kur ūdens darbinās turbīnas. Šis process maksimāli palielina enerģijas savākšanas efektivitāti, jo ūdens plūsmas kontrole rada lielāku spiedienu mazākā apgabalā.