Turbin air digunakan untuk mengekstrak energi dari air yang bergerak, biasanya untuk produksi pembangkit listrik tenaga air. Mereka beroperasi dengan memaksa air melewati bilah miring, yang memutar turbin. Turbin air dapat dipasang secara mekanis ke mesin atau ke generator listrik. Turbin uap menggunakan uap gas, bukan air cair, untuk beroperasi.
Pendahulu turbin air adalah kincir air, yang digunakan selama ribuan tahun. Sebuah roda air berorientasi vertikal dengan hanya sebagian kecil terendam di bawah air pada waktu tertentu. Jenis roda ini bergantung pada momentum horizontal air di sungai untuk berbelok. Agar ini berfungsi, roda harus memiliki punggungan atau ember untuk menampung air. Prinsip yang sama digunakan di roda dayung kapal uap.
Turbin air, bagaimanapun, beroperasi dengan cara yang berbeda, dengan baling-baling diatur dengan cara yang analog dengan kincir angin. Fluida mengalir melalui kincir angin daripada melewatinya. Desain yang sama digunakan untuk turbin air, meskipun bentuk bilahnya dioptimalkan untuk air, bukan udara.
Turbin air mulai digunakan secara luas selama abad ke-19. Sebelum listrik tersedia, pabrik ditenagai secara mekanis. Turbin air dipasang pada mesin dengan cara yang sama seperti mesin mobil dipasang pada rodanya. Mesin dapat terus berputar sementara transmisi mendistribusikan daya ke roda dengan membuat atau memutuskan sambungan mekanis. Dengan cara yang sama, sebuah pabrik dapat dihidupkan tanpa melibatkan listrik.
Dalam beberapa waktu terakhir, turbin air telah digunakan di pembangkit listrik tenaga air. Tanaman ini biasanya melibatkan bendungan dengan perbedaan yang signifikan dalam tingkat air antara sisi. Tanaman mengekstrak energi potensial gravitasi yang tersimpan di air yang lebih tinggi dengan memaksanya mengalir melalui turbin air; dengan kata lain, saat air jatuh dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah, ia mendorong sudu-sudu turbin air dan memutar turbin. Energi rotasi diubah menjadi listrik dengan generator listrik. Pada tahun 2008, pembangkit listrik tenaga air menyumbang sebagian besar energi terbarukan yang diproduksi di seluruh dunia.
Turbin uap, di sisi lain, memanfaatkan energi dari uap, bukan air cair. Mereka digunakan secara luas di jenis pembangkit listrik lainnya. Faktanya, turbin uap adalah metode utama untuk mengubah energi panas menjadi energi kinetik dalam aplikasi skala besar. Baik panas di pembangkit listrik berasal dari pembakaran batu bara atau fisi nuklir, panas tersebut digunakan untuk merebus air dan menghasilkan uap. Uap bertekanan tinggi kemudian dialihkan untuk mengalir melalui turbin, menyebabkannya berputar dengan cepat dan memutar generator listrik.