Ljudje so že tisočletja izkoriščali moč premikanja vode, danes pa hidroelektrarna pridobiva ponovno zanimanje za vir čiste, obnovljive energije. Hidroelektrarni jezovi so najbolj znana vrsta hidroenergije, vendar se razvijajo številne druge metode za izkoriščanje moči gibljive vode. V Zemljinih oceanih se išče nove vrste hidroenergije.
Zamisel o uporabi vode kot vira energije sega vsaj v staro Grčijo, kjer so silo tekočih rek zajemala vodna kolesa in jih uporabljala za mletje pšenice v moko. Podobne naprave so razvili tudi v drugih delih sveta, zgodnje evropske in ameriške mline in tovarne pa so poganjala vodna kolesa. Do poznega 19. stoletja je voda oskrbovala le mehansko energijo; gibanje vodnih koles je bilo uporabljeno za obračanje žag in drugih strojev.
V poznih 1800-ih je prišlo do hitrega napredka v hidroelektrični energiji, obliki hidroenergije, pri kateri se gibanje vode pretvori v električno energijo. Samo ZDA so imele na prelomu stoletja več kot dvesto hidroelektrarn, večina jih je bila nameščena na srednjih do velikih jezovih. Danes je bila večina najboljših lokacij za velike hidroelektrarne izkoriščenih v razvitem svetu, zato se novi projekti večinoma odvijajo v državah v razvoju, kot je Kitajska. Na manjše hidroelektrarne gledajo tako v razvitem kot v razvoju.
Svetovni oceani vsebujejo tudi številne potencialne vire energije, ki bi jih hidroenergija lahko izkoristila. Namen plimovanja je izkoristiti spreminjajoče se gladine oceanov na obalnih območjih. Čeprav je velika elektrarna na plimovanje začela delovati v Franciji v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja, so visoki stroški gradnje in omejeno število primernih lokacij preprečili, da bi plimska energija pridobila široko uporabo.
Druga možna možnost je valovna energija, ki jo je mogoče izkoristiti na več različnih načinov. En demonstracijski projekt na Norveškem uporablja gibanje valov za potiskanje in vlečenje zraka skozi cev, ta pa vrti turbino za proizvodnjo električne energije. Portugalska, Avstralija in Združeno kraljestvo so eksperimentirali z valovnimi farmami – skupinami naprav, ki proizvajajo električno energijo iz valovne moči. Nekatere druge naprave poskušajo zajeti morske tokove daleč pod gladino vode.
Pretvorba toplotne energije oceana (OTEC) se od drugih vrst hidroenergije razlikuje po tem, da ne zajema energije neposredno iz gibanja vode. Namesto tega OTEC izkorišča temperaturne razlike, ki jih najdemo v različnih globinah oceana. Topla voda na površini oceana je pod tlakom in se spremeni v paro ali se uporablja za segrevanje druge tekočine, ki se spremeni v paro. Para se lahko nato uporabi za pogon turbin in proizvodnjo energije, hladna voda pa se nato črpa iz večjih globin, pri čemer se para spremeni nazaj v tekočino in ponovno zažene cikel. Eksperimentalni sistemi OTEC so bili zgrajeni na mestih, kot so Havaji, vendar črpanje hladne vode iz velikih globin zmanjša učinkovitost sistema, zaradi česar so sistemi OTEC težko stroškovno učinkoviti.