Turbinele cu apă sunt folosite pentru a extrage energie din apa în mișcare, de obicei pentru producerea de hidroelectricitate. Acestea funcționează forțând apa pe lângă palele înclinate, care rotesc turbinele. Turbinele cu apă pot fi atașate mecanic la mașini sau la un generator electric. Turbinele cu abur folosesc abur gazos, mai degrabă decât apă lichidă, pentru a funcționa.
Precursorul turbinelor cu apă a fost roata de apă, care a fost folosită de mii de ani. O roată de apă este orientată vertical cu doar o mică parte scufundată sub apă la un moment dat. Acest tip de roată se bazează pe impulsul orizontal al apei dintr-un râu pentru a se întoarce. Pentru ca acest lucru să funcționeze, roata trebuie să aibă creste sau găleți pentru a prinde apa. Același principiu este folosit și la roata cu zbaturi a unui vapor cu aburi.
Turbinele cu apă, însă, funcționează într-un mod diferit, cu paletele dispuse într-un mod analog cu cele ale unei mori de vânt. Fluidul curge printr-o moară de vânt, mai degrabă decât pe lângă ea. Același design este utilizat pentru turbinele cu apă, deși forma paletelor este optimizată pentru apă în loc de aer.
Turbina cu apă a început să fie utilizată pe scară largă în cursul secolului al XIX-lea. Înainte ca electricitatea să fie disponibilă, fabricile erau alimentate mecanic. Turbinele cu apă au fost atașate la mașini în același mod în care motorul unei mașini este atașat la roțile sale. Un motor poate continua să se rotească în timp ce o transmisie distribuie puterea roților prin realizarea sau ruperea unei conexiuni mecanice. Într-un mod similar, o fabrică poate fi alimentată fără a implica electricitate.
În ultima vreme, turbinele cu apă au fost folosite în hidrocentrale. Aceste plante implică de obicei un baraj cu o diferență semnificativă a nivelului apei între părți. Planta extrage energia potențială gravitațională stocată în apa superioară forțând-o să curgă prin turbinele de apă; cu alte cuvinte, pe măsură ce apa cade de la nivelul înalt la nivelul scăzut, ea împinge paletele unei turbine cu apă și învârte turbina. Energia de rotație este transformată în energie electrică cu un generator electric. În 2008, hidroelectricitatea a reprezentat cea mai mare parte a energiei regenerabile produse la nivel mondial.
Turbinele cu abur, pe de altă parte, valorifică energia din abur în loc de apă lichidă. Sunt utilizate pe scară largă în alte tipuri de centrale electrice. De fapt, turbina cu abur este metoda principală de conversie a energiei termice în energie cinetică în aplicații la scară largă. Fie că căldura dintr-o centrală electrică provine din arderea cărbunelui sau din fisiunea nucleară, este folosită pentru a fierbe apa și pentru a produce abur. Aburul de înaltă presiune este apoi deviat pentru a curge printr-o turbină, făcându-l să se rotească rapid și să rotească un generator electric.