Generatoarele hidroelectrice pot transforma energia apei în mișcare în energie electrică utilizabilă. Acest lucru se realizează cel mai frecvent prin îndiguirea unui râu și apoi direcționarea apei printr-una sau mai multe turbine. Pe măsură ce apa face ca turbinele să se rotească, ele la rândul lor operează generatoare electrice. În timp ce îndiguirea râurilor poate avea repercusiuni asupra mediului, generatoarele hidroelectrice sunt de obicei considerate a fi o sursă primară de energie curată și regenerabilă. Aproximativ 20% din energia electrică din lume provine de la generatoare hidroelectrice, care reprezintă cea mai mare parte a energiei electrice generate din surse regenerabile.
Majoritatea generatoarelor hidroelectrice fac parte din instalațiile de baraj care folosesc rezervoare create de om, deși există o serie de alte moduri de a folosi hidroenergie. Generatoarele de curgere funcționează în același mod ca și generatoarele tradiționale de baraj și rezervor, deși de obicei au o capacitate redusă sau deloc a rezervorului. În loc să creeze un blocaj artificial al debitului și o modificare a cotei, generarea de energie electrică la cursul râului folosește debitul natural al apei și caracteristicile râului. Pentru ca o centrală la cursul râului să genereze energie electrică constantă, râul pe care este instalată trebuie să aibă, de obicei, un debit constant mare de apă.
Mișcarea apei în fluxurile zilnice de maree poate fi valorificată și de generatoarele hidroelectrice. Acest lucru se realizează de obicei prin instalarea de turbine într-o zonă de maree care sunt operate de fluctuația zilnică a mareei. Uneori este posibil să se construiască rezervoare în aceste sisteme, permițând o capacitate suplimentară a generatorului în situații de mare cerere.
O altă modalitate prin care se poate adăuga o capacitate suplimentară a generatorului hidroelectric la un sistem este prin stocarea prin pompare. Acest sistem poate fi utilizat împreună cu o centrală hidroelectrică tradițională cu baraj, sau într-o capacitate de sine stătătoare. În perioadele în care cererea de energie electrică într-o zonă este scăzută, apa poate fi pompată până la rezervoare de înălțime înaltă. Apoi, când cererea crește, apa stocată poate fi folosită pentru a crește capacitatea generatorului. Aceste sisteme de pompare generează în cele din urmă mai puțină energie decât este utilizată pentru umplerea rezervoarelor, dar stocarea prin pompare pentru generarea hidroelectrică poate fi o metodă cheie de stocare a energiei în rețea în unele zone.
Unele producții de energie hidroelectrică pot avea consecințe asupra mediului, în special atunci când sunt implicate instalații mari de baraje. O consecință potențial nedorită a unor baraje este modul în care acestea pot tăia eficient ecosistemul unui râu. În timp ce unele baraje includ scări pentru pești pentru a permite anumitor specii să călătorească în sus pentru a depune icre, este posibil ca alți pești să nu le poată folosi. Acest lucru poate interfera cu ciclul de viață al unor specii sau poate reduce biodiversitatea anumitor populații.
Barajele pot avea, de asemenea, efecte pozitive, cum ar fi asigurarea controlului inundațiilor și o sursă de încredere pentru irigare. Rezervoarele pot fi utilizate și pentru acvacultură și recreere. Spre deosebire de majoritatea modalităților de generare a energiei electrice, generatoarele hidroelectrice nu produc gaze cu efect de seră, cum ar fi dioxidul de carbon (CO2). Unele CO2 și alți poluanți pot fi creați în construcția generatoarelor, deși sunt de obicei foarte curați odată ce funcționează.