Водяні млини використовують кінетичну енергію з рухомих водойм (як правило, річок або струмків) для керування машинами та виробництва електроенергії. Рух води приводить у дію водяне колесо, яке, в свою чергу, приводить в дію механічний процес у самому млині. Найпоширенішим механічним процесом, який історично пов’язується з водяними млинами, є подрібнення зерен у борошно. Спочатку він використовувався для цієї мети в Стародавній Греції і продовжує використовуватися цим способом сьогодні. Інші поширені промислові застосування водяних млинів включають виробництво текстилю та лісопильні.
Історично та в сучасних країнах, що розвиваються, найчастіше використовують водяні млини для подрібнення зерен у борошно. Вони називаються млинами, кукурудзяними або борошномельними. Ранній дизайн коліс у Стародавній Греції та Римі використовував горизонтальні весла, які називали норвезькими колесами. Весло кріпиться через вал до каменя-бігуна, який шліфується до нерухомого каменю "ліжка". Британські та американські млини працюють подібним чином, але колесо встановлюється вертикально.
Найдавніше відоме використання лісопилок відбулося у Східній Римській імперії у другій половині III століття і продовжувало застосовуватися з середньовічного періоду шляхом індустріалізації. Пилорами на гідросилах також були поширені серед стародавнього ісламського світу. Як і у інших водяних млинах, пильні млини використовують кінетичну енергію від руху води через водяне колесо, лише в цьому випадку круговий рух водяного колеса переводиться на рух вперед-назад пильного диска крізь шток, відомий як "рука пітмана". Пилорами, що працюють на гідроенергетиці, могли виробляти деревину з колод швидше та ефективніше, ніж ручна праця. З цієї причини вони продовжували бути звичними аж до американського колоніального періоду, поки процес не набув електричної сили.
Застосування водяних млинів для виробництва текстилю почалося в середньовічній Франції в 11 столітті. Ці засипні млини використовували рух водяного колеса, щоб підняти дерев'яні молотки (відомі як засипні запаси), які били по тканині. Бавовняні млини використовували обертальний рух колеса, щоб "картографувати" сиру бавовна (розбиття та впорядкування сирих згустків бавовни у вовну), а також для ткання тканини та готової вовни.
Водяні млини все ще використовуються для переробки зерна в усьому світі, що розвивається. Вони особливо поширені у всій сільській Індії та Непалі. Хоча наявність дешевої електроенергії на початку 20 століття призвела до того, що водяні млини практично застаріли, деякі історичні водяні млини продовжують працювати в США. Більше того, деякі водяні млини були модернізовані для виробництва чистої гідроелектричної енергії у Великобританії. Хоча вони генерують значно меншу потужність, ніж великі гідроелектростанції, вони мають ту перевагу, що не вимагають дамб великих річок.
