Hidroelektrični generatorji lahko pretvorijo energijo premikajoče se vode v uporabno električno energijo. To se najpogosteje doseže z zajezitvijo reke in nato usmerjanjem vode skozi eno ali več turbin. Ker voda povzroči vrtenje turbin, te po drugi strani poganjajo električne generatorje. Medtem ko ima zajezitev rek lahko posledice za okolje, se hidroelektrarni običajno štejejo za primarni vir čiste, obnovljive energije. Približno 20 % električne energije na svetu prihaja iz hidroelektričnih generatorjev, kar predstavlja večino električne energije, proizvedene iz obnovljivih virov.
Večina hidroelektrarn je del jezovnih naprav, ki uporabljajo umetne rezervoarje, čeprav obstajajo številni drugi načini za pridobivanje hidroenergije. Pretočni generatorji delujejo na skoraj enak način kot tradicionalni generatorji jezov in rezervoarjev, čeprav imajo običajno malo ali nič rezervoarja. Namesto ustvarjanja umetne blokade toka in spremembe nadmorske višine, proizvodnja električne energije v pretoku uporablja naravni pretok vode in značilnosti rek. Da bi pretočna elektrarna proizvajala dosledno električno energijo, mora reka, na kateri je nameščena, običajno imeti stalno visok pretok vode.
Gibanje vode v dnevnih plimskih tokovih lahko izkoristijo tudi hidroelektrični generatorji. To se običajno doseže z namestitvijo turbin v območju plimovanja, ki se poganjajo z dnevnim nihanjem plime. Včasih je mogoče v te sisteme vgraditi rezervoarje, kar omogoča dodatno zmogljivost generatorja v razmerah velikega povpraševanja.
Drug način, da se sistemu doda dodatna zmogljivost hidroelektričnega generatorja, je s črpanjem. Ta sistem se lahko uporablja v povezavi s tradicionalno zajezeno hidroelektrarno ali kot samostojno zmogljivost. V času, ko je povpraševanje po električni energiji na nekem območju nizko, se lahko voda črpa do visokih rezervoarjev. Potem, ko se povpraševanje poveča, se lahko shranjena voda uporabi za povečanje zmogljivosti generatorja. Ti črpalni sistemi na koncu proizvedejo manj energije, kot se uporablja za polnjenje rezervoarjev, vendar je črpalno skladiščenje za proizvodnjo hidroelektrarn lahko ključna metoda za shranjevanje energije v omrežju na nekaterih območjih.
Nekatera proizvodnja hidroelektrične energije ima lahko okoljske posledice, zlasti če gre za velike jezove. Potencialno nezaželena posledica nekaterih jezov je, kako lahko učinkovito razcepijo ekosistem reke. Medtem ko nekateri jezovi vključujejo ribje lestve, ki določenim vrstam omogočajo potovanje po reki, da se drstijo, jih druge ribe morda ne bodo mogle uporabiti. To lahko moti življenjski cikel nekaterih vrst ali zmanjša biotsko raznovrstnost nekaterih populacij.
Jezovi imajo lahko tudi pozitivne učinke, na primer zagotavljanje nadzora nad poplavami in zanesljivega vira za namakanje. Rezervoarji se lahko uporabljajo tudi za ribogojstvo in rekreacijo. Za razliko od večine načinov pridobivanja električne energije hidroelektrični generatorji ne proizvajajo toplogrednih plinov, kot je ogljikov dioksid (CO2). Pri izdelavi generatorjev se lahko ustvari nekaj CO2 in drugih onesnaževal, čeprav so običajno zelo čisti, ko delujejo.