L'energia idroelettrica è quel tipo di energia che sfrutta la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale posseduta da masse d'acqua in quota, in energia cinetica nel superamento di un dislivello. Tale energia cinetica viene trasformata, grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina, in energia elettrica.

L'energia idroelettrica è stata la prima ed è tuttora l'unica energia da fonte rinnovabile che viene utilizzata su larga scala ed è di gran lunga quella di maggiore importanza. Contribuisce infatti per una quota rilevante alla domanda mondiale di energia primaria: oltre il 6% su scala mondiale, ma con valori molto superiori per alcune aree geografiche (ad esempio il 27,5% nel caso dell’America centro-meridionale) o singoli Paesi.

L'energia del Sole fa evaporare l'acqua di mari e oceani, il vapore risale a grandi altezze in atmosfera e l'acqua acquista energia potenziale nonché energia cinetica quando, infine, cade sulla Terra sotto forma di pioggia sulle montagne o scorre verso il mare attraverso i fiumi.
L'energia si ottiene sfruttando la caduta d'acqua attraverso un dislivello, oppure sfruttando la velocità di una corrente d'acqua. Si tratta di una risorsa rinnovabile, disponibile ovunque esista un sufficiente flusso d'acqua costante. L'energia idroelettrica è ampiamente utilizzata ogni volta che le caratteristiche naturali e le condizioni economiche lo rendono possibile.
L'energia idroelettrica viene ricavata dal corso di fiumi e di laghi grazie alla creazione di dighe e di condotte forzate. Esistono vari tipi di diga: nelle centrali a salto si sfruttano le grandi altezze di caduta disponibili nelle regioni montane mentre nelle centrali ad acqua fluente si utilizzano grandi masse di acqua fluviale che superano piccoli dislivelli.

L'acqua di un lago o di un bacino artificiale viene convogliata a valle attraverso condutture forzate, trasformando così la sua energia potenziale in energia di pressione e cinetica grazie al distributore e alla turbina. L'energia cinetica viene poi trasformata attraverso il generatore elettrico, grazie al fenomeno dell'induzione elettromagnetica, in energia elettrica. Questi impianti permettono di immagazzinare energia nei momenti di disponibilità per utilizzarla nei momenti di bisogno.

L'energia idroelettrica è una fonte di energia pulita (non vi sono emissioni) e rinnovabile, tuttavia la costruzione di dighe e grandi bacini artificiali, con l'allagamento di vaste aree, può provocare lo sconvolgimento dell'ecosistema della zona, con enormi danni ambientali.
In Italia, dove le attività idroelettriche risalgono ai primi del ‘900 e dove si è sviluppato un know-how tecnologico avanzato, la produzione di energia idroelettrica continua a rivestire un ruolo di primo piano, con un contributo che, pur variando di anno in anno a seconda del livello delle precipitazioni, corrisponde a circa un sesto dell’intera produzione elettrica nazionale.