L'energia idroelettrica, che costituisce attualmente il 18% della produzione di energia elettrica a livello mondiale ed il 15% del fabbisogno nazionale, rappresenta la prima fonte rinnovabile del nostro pianeta. Essa si basa su due proprietà fondamentali possedute dall'acqua che sono l'energia potenziale e cinetica: la prima è dovuta al fenomeno dell'evaporazione dei mari che fanno ricadere l'acqua sulla terraferma sottoforma di precipitazioni meteoriche (pioggia, neve o grandine) facendole acquistare energia potenziale; il percorso che l'acqua compie dalla sorgente alla foce trasformano la sua energia potenziale in cinetica. Sfruttando i dislivelli (siano essi artificiali o naturali) e convogliando l'acqua in apposite turbine viene così generata energia elettrica.
Le dighe o condotte forzate create allo scopo di convogliare l'acqua dei fiumi o dei laghi sono di vario tipo, ma hanno tutte in comune due fattori che determinano la potenza dell'impianto: portata e dislivello.
Esistono dighe che sfruttano altezze di caduta elevate come avviene nelle zone montane, al contrario di quelle con piccoli sbarramenti che utilizzano le grandi quantità di acqua fluviale. Allo scopo di favorire una produzione in linea con la domanda di energia elettrica sono stati creati dei sistemi di pompaggio che sfruttano l'energia prodotta durante gli orari notturni, in cui è più bassa la domanda, per pompare l'acqua in serbatoi posti al di sopra delle turbine e che svuotati nei momenti di maggiore richiesta, in modo da aumentare la portata d'acqua e, di conseguenza, incrementare la produzione di energia elettrica.
In alcuni casi l'energia idroelettrica si ottiene con lo sfruttamento del moto ondoso, delle maree e delle correnti marine, ma in questi casi parleremo di energia mareomotrice.