Vannfabrikker utnytter kinetisk energi fra bevegelige vannmasser (vanligvis elver eller bekker) for å kjøre maskiner og generere elektrisitet. Vannets bevegelse driver vannhjulet, som igjen driver en mekanisk prosess i selve fabrikken. Den vanligste mekaniske prosessen som historisk er forbundet med vannfabrikker er å male korn til mel. Den ble opprinnelig brukt til dette formålet i det gamle Hellas og brukes fortsatt på denne måten i dag. Andre vanlige industrielle anvendelser av vannmøller inkluderer tekstilproduksjon og sagbruk.
Den vanligste bruken av vannfabrikker historisk og i moderne utviklingsland er for maling av korn til mel. Disse kalles kvernmøller, kornfabrikker eller melfabrikker. Tidlig hjuldesign i det gamle Hellas og Roma brukte horisontale padler som ble kalt norrøne hjul. Padlen er festet via en skaft til en løperestein som maler mot en fast "seng" stein. Britiske og amerikanske kvernmaskiner fungerer på lignende måte, men hjulet er montert vertikalt.
Den tidligste kjente bruken av sagbruk skjedde i det østlige romerske imperiet i siste halvdel av det tredje århundre og fortsatte å være ansatt fra middelalderen gjennom industrialisering. Vanndrevne sagbruk var også vanlige blant den gamle islamske verden. Som med andre vannfabrikker, utnytter sagfabrikker kinetisk energi fra å bevege vann gjennom et vannhjul, bare i dette tilfellet blir vannhjulets sirkulære bevegelse oversatt til frem og tilbake bevegelse av et sagblad gjennom en stang kjent som en "pitmanarm". Sagbruk drevet av vannkraft var i stand til å produsere tømmer fra tømmerstokker raskere og mer effektivt enn manuelt arbeid. Av denne grunn fortsatte de å være vanlige godt inn i den amerikanske kolonitiden til prosessen ble drevet elektrisk.
Anvendelsen av vannfabrikker til produksjon av tekstiler begynte i det middelalderske Frankrike i det 11. århundre. Disse fyllingsfabrikkene brukte bevegelsen til vannhjulet til å løfte trehamre (kjent som fyllstammer) som slo ned på klut. Bomullsfabrikker brukte hjulets roterende bevegelse til å "kartlegge" rå bomull (bryte opp og organisere rå klumper av bomull i ull) og til å veve tøy og ferdig ull.
Vannfabrikker brukes fortsatt til bearbeiding av korn i hele utviklingsland. De er spesielt utbredt i landlige India og Nepal. Selv om tilgjengeligheten av billig strøm tidlig på 1900-tallet gjorde vannfabrikkene nærmest foreldet, fortsetter noen historiske vannfabrikker å operere i USA. Dessuten har noen vannfabrikker blitt montert etterpå for å produsere ren vannkraft i Storbritannia. Selv om disse genererer betydelig mindre kraft enn store vannkraftverk, har de fordelen av å ikke demme opp store elver.