水力發電大壩攔截河水形成水庫。大壩後儲存的水俱有位能。當水被釋放時，水流經渦輪機，帶動渦輪機旋轉發電。大壩透過控制水流來調節水量，在用電低谷時蓄水，在用電高峰時放水。

水壩規模各異。中國的三峽大壩是最大的水壩，裝置容量超過22吉瓦。小型徑流式水力發電廠發電量僅數兆瓦，儲能設施也十分有限。抽水蓄能電站透過在電價低廉時將水抽到高處儲存能量，並在需要用電時將水釋放到低處儲存能量。

水力發電是再生能源，屬於低碳能源。它能提供穩定的電力和靈活的電網配置。但它也存在成本。水庫會淹沒土地，導致居民流離失所。大壩會阻礙魚類洄遊，並截留泥沙。水庫中會形成甲烷並逸散。這些影響因地點而異。有些大壩管理得當，而有些則造成了持久的損害。

主要特點

• 水庫蓄水
• 渦輪機和發電機
• 用於防洪的溢洪道
• 魚梯和緩解措施
• 抽水蓄能的各種類型