水力發電的基本原理是利用水位落差 ，配合水輪發電機產生電力，也就是利用水的位能轉為水輪的機械能，再以機械能推動發電機，而得到電力。科學家們以此水位落差的天然條件，有效的利用流力工程及機械物理等，精心搭配以達到最高的發電量，供人們使用廉價又無汙染的電力。

慣常水力發電的流程為：

河川的水經由攔水設施攫取後，經過壓力隧道、壓力鋼管等水路設施送至電廠，當機組須運轉發電時，開啟主閥(類似家中水龍頭之功能)，後開啟導翼（實際控制輸出力量的小水門）使水衝擊水輪機，水輪機轉動後帶動發電機旋轉，發電機加入勵磁後，發電機建立電壓，並於斷路器投入後開始將電力送至電力系統。

如果要調整發電機組的出力，可以調整導翼的開度增減水量來達成，發電後的水經由尾水路回到河道，供給下游的用水使用。

擴充套件資料：

種類

按集中落差的方式分類，有：堤壩式水電廠，引水式水電廠，混合式水電廠，潮汐水電廠和抽水蓄能電廠。

按徑流調節的程度分類，有：無調節水電廠和有調節水電廠。

按照水源的性質，一般稱為常規水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發電。

按水電站利用水頭的大小，可分為高水頭（70米以上）、中水頭（ 15-70米）和低水頭（低於15米）水電站。

按水電站裝機容量的大小，可分為大型、中型和小型水電站。一般將裝機容量在5,000kW以下的稱為小水電站，5,000至100,000kW的稱為中型水電站，10萬kW或以上的稱為大型水電站或巨型水電站。