水力發電是運用水的勢能轉換成電能的發電方式，其原理是利用水位的落差（勢能）在重力作用下流動（動能），例如從河流或水庫等高位水源引水流至較低位處，流的水流推動輪機使之旋轉，帶動發電機發電。高位的水來自太陽熱力而蒸發的低位的水份，因此可以視為間接地使用太陽能。由於技術成熟，是目前人類社會應用最廣泛的可再生能源。
以水力發電的工廠稱為水力發電廠，簡稱水電廠，又稱水電站。
以大壩儲水形式發電的水力發電是否屬可再生能源存在爭議，甚至爭議排除出潔淨能源的行列。隨著長時研究，以大壩儲水發電所造成的問題慢慢地被發現。這種發電方式造成的問題包括大壩造成的環境會產生強烈的溫室氣體甲烷，而大壩對原有環境的破壞是永久性的、不可逆轉的，但發電功能的壽命卻是有限。
水庫式水力發電
以堤壩儲水形成水庫，其最大輸出功率由水庫容積及出水位置與水面高度差距決定。此高度差稱為揚程又叫落差或水頭，而水的勢能與揚程成正比。
川流式水力發電
川流式水力發電站的堤壩相當小，有的甚至沒有堤壩。流經的水若不用作發電就會即時流走。在美國，這種方式的電站產能相當該國耗電量的13.7%(2011年計)。
調整池式水力發電
調整池式水力發電是界於水庫式水力發電及川流式水力發電之間的發電方式，和水庫式水力發電一様會興建攔水壩，形成的湖泊稱為調整池，但調整池只容納一天的水量，因此規模比一般水庫要小。
潮汐發電
潮汐發電是以因潮汐引致的海洋水位升降發電。一般都會建水庫儲內發電，但也有直接利用潮汐產生的水流發電。全球適合潮汐發電的地方並不多，英國有八處地適合，估計其潛能促以滿足該國20%的電力需求。
抽水蓄能式水力發電
是一種儲能方式，但並不是能量來源。 當電力需求低時，多出的電力產能繼續發電，推動電泵將水泵至高位儲存，到電力需求高時，便以高位的水作發電之用。此法可以改善發電機組的使用率，在商業上非常重要。
以大壩儲水形式發電的水力發電是否屬可再生能源存在爭議，甚至爭議排除出潔淨能源的行列。隨著長時研究，以大壩儲水發電所造成的問題慢慢地被發現。這種發電方式造成的問題包括大壩造成的環境會產生強烈的溫室氣體甲烷，而大壩對原有環境的破壞是永久性的、不可逆轉的，但發電功能的壽命卻是有限。
水庫式水力發電
以堤壩儲水形成水庫，其最大輸出功率由水庫容積及出水位置與水面高度差距決定。此高度差稱為揚程又叫落差或水頭，而水的勢能與揚程成正比。
川流式水力發電
川流式水力發電站的堤壩相當小，有的甚至沒有堤壩。流經的水若不用作發電就會即時流走。在美國，這種方式的電站產能相當該國耗電量的13.7%(2011年計)。
調整池式水力發電
調整池式水力發電是界於水庫式水力發電及川流式水力發電之間的發電方式，和水庫式水力發電一様會興建攔水壩，形成的湖泊稱為調整池，但調整池只容納一天的水量，因此規模比一般水庫要小。
潮汐發電
潮汐發電是以因潮汐引致的海洋水位升降發電。一般都會建水庫儲內發電，但也有直接利用潮汐產生的水流發電。全球適合潮汐發電的地方並不多，英國有八處地適合，估計其潛能促以滿足該國20%的電力需求。
抽水蓄能式水力發電
是一種儲能方式，但並不是能量來源。 當電力需求低時，多出的電力產能繼續發電，推動電泵將水泵至高位儲存，到電力需求高時，便以高位的水作發電之用。此法可以改善發電機組的使用率，在商業上非常重要。