Människor har utnyttjat kraften i rörligt vatten i tusentals år, men idag får vattenkraftsenergi ett förnyat intresse som en källa till ren, förnybar energi. Vattenkraftsdammar är den mest kända typen av vattenkraftsenergi, men flera andra metoder för att utnyttja kraften i rörligt vatten är under utveckling. Jordens hav letar efter nya typer av vattenkraftsenergi.
Tanken på att använda vatten som energikälla går tillbaka till åtminstone antikens Grekland, där kraften från strömmande floder fångades upp av vattenhjul och användes för att mala vete till mjöl. Liknande enheter utvecklades i andra delar av världen, och tidiga europeiska och amerikanska bruk och fabriker drevs av vattenhjul. Fram till slutet av 19-talet försåg vatten endast mekanisk energi; rörelsen av vattenhjul användes för att svänga sågar och andra maskiner.
I slutet av 1800-talet gjordes snabba framsteg inom vattenkraft, en form av vattenkraftsenergi där vattnets rörelse omvandlas till elektricitet. Bara USA hade över tvåhundra vattenkraftverk vid sekelskiftet, de flesta av dem belägna vid medelstora till stora dammar. Idag har de flesta av de bästa platserna för stora vattenkraftverk utnyttjats i den utvecklade världen, så nya projekt äger mestadels rum i utvecklingsländer som Kina. Mindre skala vattenkraftverk tittas på i både utvecklade och utvecklingsländer.
Världens hav innehåller också många potentiella kraftkällor som vattenkraftsenergin skulle kunna utnyttja. Tidvattenkraften syftar till att utnyttja de föränderliga nivåerna i haven i kustområden. Även om ett stort tidvattenkraftverk började fungera i Frankrike i slutet av 1960-talet, har höga byggkostnader och ett begränsat antal lämpliga platser hindrat tidvattenkraften från att få stor användning.
Ett annat potentiellt alternativ är vågenergi, som kan utnyttjas på flera olika sätt. Ett demonstrationsprojekt i Norge använder vågornas rörelse för att trycka och dra luft genom ett rör, som i sin tur snurrar en turbin för att generera elektricitet. Portugal, Australien och Storbritannien har alla experimenterat med våggårdar – grupper av enheter som genererar elektricitet från vågkraft. Vissa andra enheter försöker fånga havsströmmar långt under vattenytan.
Ocean termisk energiomvandling (OTEC) skiljer sig från andra typer av vattenkraftsenergi genom att den inte fångar energi direkt från vattnets rörelse. Istället utnyttjar OTEC de temperaturskillnader som finns på olika djup av havet. Varmt vatten på havets yta sätts under tryck och omvandlas till ånga, eller används för att värma upp en annan vätska som omvandlas till ånga. Ångan kan sedan användas för att driva turbiner och generera kraft, och kallt vatten pumpas sedan från större djup, omvandlar ångan tillbaka till vätska och startar om cykeln. Experimentella OTEC-system har byggts på platser som Hawaii, men att pumpa kallt vatten från stora djup minskar systemets effektivitet, vilket gör det svårt för OTEC-system att vara kostnadseffektiva.