Mit der klappernden Mühle am rauschenden Bach hat moderne Wasserkraft nur noch wenig gemein. Zwar ist es nach wie vor die Strömungs- bzw. Bewegungsenergie des Wassers, die genutzt wird. Sie treibt aber weder Mühlräder noch Schmiedehämmer, sondern Turbinen an. Die dabei entstehende mechanische Energie wandeln Generatoren in elektrischen Strom um.
Unterschieden wird nach Laufwasser-, Speicher-, Wellen-, Gezeiten-, Meereswärme- und Gletscherkraftwerken. Am bekanntesten dürften die Laufwasser- und Speicherwasserkraftwerke sein. Letztere kommen an Stauseen und Staustufen zum Einsatz. Dort wird das Wasser gestaut und bei Bedarf zu einem Maschinenhaus geleitet, das deutlich tiefer liegt. Dabei entwickelt sich ein Wasserdruck von bis zu 200 bar, der eine Turbine in Rotation versetzt. Das Wasser gelangt im Anschluss in ein Unterbecken.
In Deutschland spielt Wasserkraft nur eine marginale Rolle. 2007 trug Wasserenergie nur knapp 3,4 Prozent zur gesamten Stromerzeugung bei. In Österreich und der Schweiz liegt der Stellenwert der Wasserkraft weitaus höher, mit einem Anteil von 56,6 bzw. 52,2 Prozent. Innerhalb Europas produziert Schweden die meiste Bioenergie aus Wasser. 2011 waren es knapp 66 Terawattstunden. Weltweit liefert Wasser 3.700 Terawattstunden elektrischer Energie und deckt damit 16,5 Prozent des Gesamtbedarfs. Bezogen auf alle erneuerbaren Energiequellen stammen drei Viertel des grünen Stroms weltweit aus Wasserkraft.
Den Vorteilen dieser emissionsfreien Energie stehen allerdings auch kritische Stimmen gegenüber. Insbesondere Fischer äußern immer wieder Bedenken gegen Wasserkraftwerke. Größere Gegenstände werden zwar durch Gitter oder Rechen aufgehalten. Fische indes schlüpfen durch die Vorrichtung oder bleiben darin hängen. Gelangen sie bis zur Turbine, werden sie zerfetzt. Eine Option, das zu vermeiden, sind sogenannte Fischtreppen – die ihren Zweck jedoch nur bedingt erfüllen.