Гидроэлектростанция использует энергию движения воды для вращения турбин, соединенных с генераторами. Чем быстрее течет вода, тем быстрее вращаются генераторы и тем больше вырабатывается электричества. Поэтому ГЭС обычно строится в виде плотины с большим перепадом высот: это обеспечивает высокую скорость движения воды. ГЭС по сравнению с теплоэлектростанцией более эффективно преобразует энергию воды в электричество и представляет меньшую угрозу для окружающей среды.
Тем не менее, гидроэлектростанции все же наносят ощутимый урон окружающей среде. Возведение плотин на реках разрушает местные экосистемы, а крупномасштабные проекты порой создают угрозу культурным и историческим памятникам. Деятельность энергетической компании Tennessee Valley Authority (США) привела к исчезновению тысяч небольших населенных пунктов. При строительстве ГЭС «Три ущелья» (Китай) пострадали археологические объекты и памятники культуры.