Watermolens benutten kinetische energie van bewegende watermassa's (meestal rivieren of beken) om machines aan te drijven en elektriciteit op te wekken. De beweging van het water drijft het waterrad aan, dat op zijn beurt een mechanisch proces in de molen zelf aandrijft. Het meest voorkomende mechanische proces dat historisch geassocieerd wordt met watermolens, is het malen van granen tot meel. Het werd oorspronkelijk voor dit doel gebruikt in het oude Griekenland en wordt vandaag de dag nog steeds op deze manier gebruikt. Andere veel voorkomende industriële toepassingen van watermolens zijn textielproductie en zagerijen.
Het meest gebruikelijke gebruik van watermolens, historisch en in moderne ontwikkelingslanden, is het malen van granen tot meel. Dit worden korenmolens, korenmolens of korenmolens genoemd. Het vroege wielontwerp in het oude Griekenland en Rome maakte gebruik van horizontale peddels die Noorse wielen werden genoemd. De peddel is via een schacht bevestigd aan een loopsteen die tegen een vaste "bedsteen" maalt. Britse en Amerikaanse korenmolens werken op een vergelijkbare manier, maar het wiel is verticaal gemonteerd.
Het vroegst bekende gebruik van zagerijen vond plaats in het Oost-Romeinse rijk in de tweede helft van de derde eeuw en bleef in gebruik vanaf de middeleeuwen tot aan de industrialisatie. Hydro-aangedreven zagerijen waren ook gebruikelijk in de oude islamitische wereld. Net als bij andere watermolens, gebruiken zagerijen de kinetische energie van bewegend water door een waterrad, alleen in dit geval wordt de cirkelvormige beweging van het waterrad vertaald naar de heen en weer bewegen van een zaagblad door een staaf die bekend staat als een "pitmanarm". Zaagmolens aangedreven door waterkracht waren in staat om hout sneller en efficiënter te produceren dan houtblokken handenarbeid. Om deze reden bleven ze tot ver in de Amerikaanse koloniale periode gebruikelijk totdat het proces elektrisch werd aangedreven.
De toepassing van watermolens voor de productie van textiel begon in het middeleeuwse Frankrijk in de 11e eeuw. Deze volmolens gebruikten de beweging van het waterrad om houten hamers op te tillen (bekend als volmolens) die op stof sloegen. Katoenfabrieken gebruikten de roterende beweging van het wiel om onbewerkt katoen te "kaarden" (het opbreken en organiseren van ruwe klompen katoen tot wol) en voor het weven van stof en afgewerkte wol.
In ontwikkelingslanden worden nog steeds watermolens gebruikt voor het verwerken van graan. Ze komen vooral voor op het platteland van India en Nepal. Hoewel de beschikbaarheid van goedkope elektriciteit in het begin van de 20e eeuw watermolens vrijwel overbodig maakte, blijven enkele historische watermolens in de Verenigde Staten in bedrijf. Bovendien zijn sommige watermolens omgebouwd om in het Verenigd Koninkrijk schone waterkracht te produceren. Hoewel deze aanzienlijk minder stroom opwekken dan grote waterkrachtcentrales, hebben ze het voordeel dat ze geen grote rivieren hoeven af te dammen.