Akmakta olan suyun kinetik enerjisi veya bir göldeki durgun suyun potansiyel enerjisi, hidroelektrik santrallerde elektrik enerjisine dönüştürülür. Bir barajla oluşturulan doğal veya yapay bir gölden gönderilen su, elektrik üreten alternatöre bağlı bir türbinin çarklarını döndürmekte kullanılır.
Suyla elektrik üretimi, yağışlara bağlıdır ve her yıl yağmurlara göre değişir. 1956′ya kadar Türkiye’de hidrolik kaynaklı elektrik üretimi (bir iki ufak yerel akarsu santralı dışında) yoktu. Oysa Türkiye hidroelektrik potansiyeli yüksek, akarsuyu bol bir ülkedir. 1950′lerde başlatılarak 1970′lerde hızlandırılan baraj ve santral inşası seferberliği bu potansiyeli önemli ölçüde değerlendirme imkânı yaratmış ve 1990′lann başında Türkiye’nin toplam elektrik enerjisi üretiminde hidrolik kaynaklı enerji oranı yüzde 41,25′e yükselmiştir (yılda 29,7 milyar kWsa). Bu miktarın yılda ortalama 122 milyar, güvenilir olarak 78 milyar kWsa’ta çıkarılabileceği hesaplanmıştır.
Hidroelektrik santrallerinin büyük yararlan yanında birtakım sakıncaları da yok değildir. Elektrik enerjisi depolanamadığından, üretimin sürekli olarak tüketim talebine göre ayarlanması gerekir. Termik santrallerin türbo alternatörlerinde olduğunun tersine, hidroelektrik santrallerinin türbinleri birkaç dakika içinde çalışmaya başlayabilir; demek ki bunlar, çok kısa bir gecikmeyle tüketim talebindeki bazen çok büyüye bilen farklılıklara ayak uydurabilir. Bir baraj yapımının ve yapay bir su kaynağının üretime uygun hale getirilmesinin doğal ortam üzerinde etkileri olur: ekilebilir toprakların kaybı, balıkladın yumurtlama bölgelerinin azalması ve üremelerinin engellenmesi gibi. Bütün önemli yatırımlarda, sosyoekonomik etkilerin yanı sıra yüzey ve yeraltı sularının akışı, canlı ortam üzerindeki etkilerinin kestirilebilmesi için çeşitli araştırmaların yapılması gerekir. Bu araştırmalar sayesinde, kurulacak bir hidroelektrik santralının doğal ortamda yol açacağı zararlı sonuçlan azaltacak veya ortadan kaldıracak önlemler alınabilir; mesela balıklar için yumurtlama bölgeleri oluşturulabilir, tesviye havuzlan ve geçitleri kurulabilir. Barajların aşağı çığırında yeterli bir debinin sağlanması ve çok anî değişimlerden sakınılması gerekir; demek ki yedek bir debi kaynağı da bulundurulmalıdır.