On distingue les centrales hydroélectriques selon leur conception: En Allemagne, les centrales dites au fil de l'eau sont les plus utilisées. Elles sont construites sur des rivières et utilisent l'énergie cinétique de l'eau qui coule.

L'eau s'écoule d'abord dans un système de déversoir. Ce barrage crée une différence de hauteur, la hauteur de chute. L'eau de la rivière atteint la centrale électrique par de grandes conduites ou des tunnels. Là, il rencontre enfin des turbines.

Le stator est similaire à l'hélice d'un navire et se compose de pales de stator - également appelées godets dans les turbines Pelton. Il est maintenu sur l'arbre de la turbine par une fixation.

Une turbine se compose d'une roue de guidage  fixe et d'une roue rotative.

La roue est mise en mouvement par le flux d'eau et entraîne un générateur, semblable à une dynamo de bicyclette, qui convertit l'énergie mécanique en électricité.

Les turbines à régulation de vitesse nécessitent un convertisseur de fréquence qui convertit d'abord le courant alternatif généré par la turbine à fréquence variable en un courant continu, puis en un courant alternatif à la fréquence du réseau. Cette conversion est associée à des pertes.

Si nécessaire, le courant produit par le générateur est transformé à l'aide d'un transformateur en une tension différente et injecté dans le réseau électrique.

Les turbines à jet libre  comme la turbine Pelton sont adaptées aux fortes pentes et aux faibles volumes d'eau.

À l'intérieur des turbines à spirale (par exemple la turbine Francis), l'eau entre par une spirale d'entrée.

Les turbines de détente régulent les énergies à haute pression pour faire fonctionner un générateur par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement.

Lorsque l'eau passe dans une turbine à surpression, elle a une pression plus élevée devant la roue que derrière elle.

Les turbines à bulbe, un type de turbine Kaplan, ont un flux axial et un rotor réglable.

La roue de guidage ou l'appareil de guidage guide l'eau vers la turbine au moyen d'une couronne d'aubes de guidage.

Dans les turbines Kaplan, les aubes directrices et les pales de la roue sont mobiles, ce qui en fait une turbine à double régulation. La turbine a donc un bon rendement sur une large plage de fonctionnement.

Dans les turbines à roue, les aubes directrices peuvent être réglées, ce qui modifie le débit et l'angle d'impact de l'eau sur les aubes de la roue.

La vitesse des turbines hydrauliques est généralement constante et dépend du nombre de pôles du générateur et de la fréquence du réseau.