Hidroelektriniai generatoriai gali paversti judančio vandens energiją tinkama elektros energija. Tai dažniausiai pasiekiama užtvenkiant upę ir nukreipiant vandenį per vieną ar daugiau turbinų. Kadangi vanduo sukasi turbinas, jos savo ruožtu valdo elektros generatorius. Nors upių užtvenkimas gali turėti pasekmių aplinkai, hidroelektriniai generatoriai paprastai laikomi pirminiu švarios atsinaujinančios energijos šaltiniu. Apie 20% elektros energijos pasaulyje gaunama iš hidroelektrinių, kurie sudaro didžiąją dalį elektros energijos, pagamintos iš atsinaujinančių šaltinių.
Dauguma hidroelektrinių generatorių yra užtvankų įrenginių, kuriuose naudojami žmogaus sukurti rezervuarai, dalis, nors yra ir kitų būdų, kaip panaudoti hidroenergiją. Upės srauto generatoriai veikia taip pat, kaip ir tradiciniai užtvankų ir rezervuarų generatoriai, nors paprastai jie turi mažą rezervuaro talpą arba visai jo neturi. Užuot sukūrus dirbtinį tėkmės blokavimą ir aukščio pasikeitimą, tekančioje upėje energijos gamybai naudojamas natūralus vandens srautas ir upės ypatybės. Kad upės nutekėjimo jėgainė nuolat gamintų elektros energiją, upėje, kurioje ji įrengta, paprastai turi būti nuolat didelis vandens srautas.
Vandens judėjimą kasdieniuose potvynio srautuose taip pat gali panaudoti hidroelektriniai generatoriai. Paprastai tai pasiekiama potvynio zonoje įrengiant turbinas, kurios valdomos atsižvelgiant į kasdienius potvynio svyravimus. Kartais į šias sistemas galima statyti rezervuarus, todėl esant dideliam poreikiui galima padidinti generatoriaus pajėgumą.
Kitas būdas, kaip prie sistemos gali būti pridėtas papildomas hidroelektrinių generatoriaus pajėgumas, yra siurblinės. Šią sistemą galima naudoti kartu su tradicine užtvenkta hidroelektrine arba atskirai. Tuo metu, kai elektros poreikis vietovėje yra mažas, vanduo gali būti pumpuojamas iki aukštų rezervuarų. Tada padidėjus poreikiui, sukauptą vandenį galima panaudoti generatoriaus galiai padidinti. Šios siurblių sistemos galiausiai generuoja mažiau energijos, nei naudojama rezervuarams užpildyti, tačiau hidroelektrinių gamybai naudojama hidroakumuliacinė saugykla kai kuriose srityse gali būti pagrindinis tinklo energijos kaupimo būdas.
Kai kurios hidroelektrinės gamybos gali turėti pasekmių aplinkai, ypač kai tai susiję su dideliais užtvankų įrenginiais. Galimai nepageidaujama kai kurių užtvankų pasekmė yra tai, kaip jos gali veiksmingai išskaidyti upės ekosistemą. Nors kai kuriose užtvankose yra žuvų kopėčios, leidžiančios tam tikroms rūšims keliauti upe ir neršti, kitos žuvys gali jomis nepasinaudoti. Tai gali trukdyti kai kurių rūšių gyvavimo ciklui arba sumažinti tam tikrų populiacijų biologinę įvairovę.
Užtvankos taip pat gali turėti teigiamą poveikį, pavyzdžiui, užtikrinti potvynių kontrolę ir patikimą drėkinimo šaltinį. Rezervuarai taip pat gali būti naudojami akvakultūrai ir poilsiui. Skirtingai nuo daugelio elektros gamybos būdų, hidroelektriniai generatoriai neišskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų, tokių kaip anglies dioksidas (CO2). Gaminant generatorius gali susidaryti kai kurie CO2 ir kiti teršalai, nors jie paprastai būna labai švarūs.