Žmonės tūkstančius metų naudojo judančio vandens galią, tačiau šiandien hidroenergijos energija vėl ima domėtis švarios, atsinaujinančios energijos šaltiniu. Hidroelektrinių užtvankos yra labiausiai žinoma hidroenergijos rūšis, tačiau kuriami keli kiti judančio vandens galios panaudojimo būdai. Žemės vandenynuose ieškoma naujų hidroenergijos rūšių.
Idėja naudoti vandenį kaip energijos šaltinį kilo bent jau senovės Graikijoje, kur tekančių upių jėga buvo gaudoma vandens ratais ir buvo naudojama kviečiams malti į miltus. Panašūs įrenginiai buvo kuriami ir kitose pasaulio šalyse, o ankstyvieji Europos ir Amerikos malūnai bei gamyklos buvo varomi vandens ratais. Iki XIX amžiaus pabaigos vanduo tiekė tik mechaninę energiją; vandens ratų judėjimas buvo naudojamas pjūklams ir kitoms mašinoms sukti.
1800-ųjų pabaigoje sparčiai tobulėjo hidroelektrinė – hidroenergijos energijos forma, kai vandens judėjimas paverčiamas elektra. Vien JAV iki šimtmečio pradžios turėjo daugiau nei du šimtus hidroelektrinių, dauguma jų buvo prie vidutinių ir didelių užtvankų. Šiandien dauguma geriausių didelių hidroelektrinių vietų yra išnaudotos išsivysčiusiame pasaulyje, todėl nauji projektai dažniausiai vyksta besivystančiose šalyse, tokiose kaip Kinija. Mažesnio masto hidroelektrinės nagrinėjamos tiek išsivysčiusiame, tiek besivystančiame pasaulyje.
Pasaulio vandenynuose taip pat yra daug galimų energijos šaltinių, kuriuos galėtų panaudoti hidroenergijos energija. Potvynių ir atoslūgių energija siekiama išnaudoti kintančius vandenynų lygius pakrantės zonose. Nors septintojo dešimtmečio pabaigoje Prancūzijoje pradėjo veikti didelė potvynių ir atoslūgių jėgainė, didelės statybos sąnaudos ir ribotas tinkamų vietų skaičius neleido potvynių energijai plačiai panaudoti.
Kitas galimas variantas yra bangų energija, kurią galima panaudoti keliais skirtingais būdais. Vienas demonstracinis projektas Norvegijoje naudoja bangų judėjimą, kad stumtų ir trauktų orą per vamzdį, o šis savo ruožtu sukasi turbina generuodamas elektrą. Portugalija, Australija ir JK eksperimentavo su bangų ūkiais – įrenginių grupėmis, kurios generuoja elektrą iš bangų energijos. Kai kurie kiti prietaisai bando užfiksuoti jūros sroves toli po vandens paviršiumi.
Vandenyno šiluminės energijos konversija (OTEC) skiriasi nuo kitų hidroenergijos rūšių, nes ji negauna energijos tiesiogiai iš vandens judėjimo. Vietoj to, OTEC naudojasi temperatūros skirtumais skirtinguose vandenyno gyliuose. Vandenyno paviršiuje esantis šiltas vanduo yra spaudžiamas ir paverčiamas garais arba naudojamas kitam skysčiui, kuris paverčiamas garais, pašildyti. Tada garai gali būti naudojami turbinoms maitinti ir energijai gaminti, o vėsus vanduo pumpuojamas iš didesnio gylio, paverčiant garą skysčiu ir iš naujo paleidžiant ciklą. Eksperimentinės OTEC sistemos buvo sukurtos tokiose vietose kaip Havajai, tačiau šalto vandens siurbimas iš didelio gylio sumažina sistemos efektyvumą, todėl OTEC sistemoms sunku būti ekonomiškai efektyviomis.