随着时代的发展、科技的进步，现代科技工作者对水能的利用在继承与发展其传统功能的基础上又有了惊世骇俗之举，开辟了水能利用的崭新领域——水力发电。
水能是自然界广泛存在的一次能源，通过水电站可方便地转换为优质的二次能源——电能。“水电”既是被广泛利用的常规能源，又是可再生能源，且水力发电对环境无污染。因此，水能是世界上众多能源中永不枯竭的优质能源。
水电站是目前水能利用的主要设施，首先利用水力（具有水头）推动水力机械（水轮机）转动，将水能转换为机械能；然后水轮机与发电机相连，机械能又转换为电能。目前水力发电占世界总电力的19％，工作效率达90％。由于河道地形、地质、水文等条件不同，水电站集中落差、调节流量、引水发电的情况也不相同。
按照集中河道落差的方式，水电站可分为堤坝式、引水式、混合式和抽水蓄能式等四种类型。
（1）堤坝式水电站
堤坝式水电站是在河道上修筑拦河大坝，抬高上游水位，以集中落差，形成水库调节流量，然后建电厂。根据坝基地形、地质条件的差别，堤坝和电厂相对布置位置也不同，堤坝式水电厂又可分为河床式和坝后式两种基本形式。
河床式多建在平原地区河床中下游，河床纵向坡度比较平坦的河段上。因受地形限制，为避免淹没面积过多，只能修筑不高的拦河坝。由于水头不高，电厂的厂房可以直接和大坝并排建在河床中。厂房本身的重量足以承受上游的水压力。在这种电厂中，引用的流量均较大，多选用大直径、低转速的轴流式水轮发电机组。这是一种低水头、大流屋的水电站。我国最大的河床式水电站是葛洲坝水电站。
坝后式多建在河流中、上游的峡谷中。由于淹没相对较小，坝可以建得较高，以获得较大的水头。此时上游水压力大，厂房重量不足以承受水压，因此，不得不将厂房与大坝分开，将电厂移到坝后，让大坝来承受担上游的水压。坝后式水电站不仅能获得高水头，而且在坝前形成可调节的天然水库，有利于发挥防洪、灌溉、发电、水产等综合效益，因此是我国目前采用最多的一种厂房布置方式。长江三峡水利枢纽工程就是典型的坝后式水电站。
（2）引水式水电站
引水式水电站是在地势险峻、水流湍急的河流中上游，或在坡度较陡的河段上，采用人工修建引水建筑物（如明渠、隧道、管道等）的方式，引水以集中落差发电，引水式水电站多建在山区河道上，受天然径流的影响，发电引用流量不会太大，故多为中、小型水电站。这种水电站不存在淹没，不仅可沿河引水，甚至可利用相临两条河流的高程差进行跨河引水发电。如在我国川滇交界处，金沙江和以礼河之间的高程相差1400米，两河最近点相距仅12千米，可以实现跨河引水发电。
（3）混合式水电站
混合式水电站的水头是由筑坝和引水道共同形成，它多建在上游地势平坦宜于筑坝形成水库、且下游坡度较陡或有较大河湾的地方，如鲁布格水电站（装机60万于瓦，水头372米），是目前我国最大的混合式水电站。
（4）抽水蓄能式水电站
抽水蓄能式水电站是一种特殊的水电站，是利用电力系统负荷低谷时的剩余电能，把水从下水池（库）由抽水蓄能机组抽到上水池（库）中，以位能（势能）形式储存起来；当电力系统负荷不足时，将上水池存水放出用于发电，供电力系统调峰之用，其主要特点：适用于电力系统峰谷差显著的情况，是灵活性很高的调峰电源，能适应急剧的负荷变化。2000年3月14日，广东省广州抽水蓄能电站8号机组移交生产，标志着该水电站的建设已全面完成，成为世界上最大的抽水蓄能式水电站。
按装机容量的大小，水电站可分为大型水电站，一般装机容量为10万千瓦或10万千瓦以上；中型水电站，一般装机容量为5万～10万千瓦；小型水电站，一般装机容量为5000千瓦以下。
水力发电有以下优点：第一，水电是可再生的清洁能源，对环境影响较小；第二，水力发电事业和其他水利事业可以互相结合，水电有防洪、灌溉、航运、供水、养殖、旅游等众多社会效益，可以实现洪水资源化和水量的调节，解决水资源时空分布不均的问题；第三，发电效率高，厂用电率小。大中型水电站为80％～90％，而火电厂只有40％左右；水电站的厂用电率为0．3％，而火电厂为8．22％。第四，发电成本低，经济效益高。水电的成本仅为火电的l/4左右，而水电的经济效益是火电的3倍左右。第五，调节控制灵活。水电机组启停灵活，输出功率增减快，可变幅度大，是电力系统理想的调峰、调频、调相和事故备用的变动用电器，有利于保证供电质量。