Ljudi su tisućama godina iskorištavali moć kretanja vode, ali danas hidroenergija dobiva obnovljeno zanimanje kao izvor čiste, obnovljive energije. Hidroelektrane su najpoznatija vrsta hidroenergije, ali je u razvoju nekoliko drugih metoda za iskorištavanje snage vode koja se kreće. U Zemljinim oceanima traže se nove vrste hidroenergije.
The idea of using water as a source of energy dates back to at least ancient Greece, where the force of flowing rivers was captured by water wheels and used to grind wheat into flour. Similar devices were developed in other parts of the world, and early European and American mills and factories were powered by water wheels. Until the late 19th century, water supplied only mechanical energy; the motion of water wheels was used to turn saws and other machinery.
U kasnim 1800-ima došlo je do brzog napretka hidroelektrične energije, oblika hidroenergije u kojoj se kretanje vode pretvara u električnu energiju. Samo su SAD do prijelaza stoljeća imale preko dvjesto hidroelektrana, od kojih se većina nalazila na srednjim do velikim branama. Danas je većina najboljih lokacija za velike hidroelektrane iskorištena u razvijenom svijetu, pa se novi projekti uglavnom odvijaju u zemljama u razvoju poput Kine. Hidroelektrane manjeg obima razmatraju se i u razvijenom svijetu iu svijetu u razvoju.
Svjetski oceani također sadrže mnoge potencijalne izvore energije u koje bi hidroelektrana mogla iskoristiti. Snaga plime i oseke ima za cilj iskoristiti promjenjive razine oceana u obalnim područjima. Iako je velika elektrana na plimu i oseku počela raditi u Francuskoj kasnih 1960-ih, visoki troškovi izgradnje i ograničen broj prikladnih lokacija spriječili su plimu da dobije široku upotrebu.
Druga potencijalna opcija je energija valova, koja se može iskoristiti na nekoliko različitih načina. Jedan demonstracijski projekt u Norveškoj koristi kretanje valova za guranje i povlačenje zraka kroz cijev, koja zauzvrat vrti turbinu za proizvodnju električne energije. Portugal, Australija i Velika Britanija eksperimentirali su s farmama valova – skupinama uređaja koji proizvode električnu energiju iz energije valova. Neki drugi uređaji pokušavaju uhvatiti morske struje daleko ispod površine vode.
Pretvorba toplinske energije oceana (OTEC) razlikuje se od ostalih vrsta hidroenergije po tome što ne hvata energiju izravno iz kretanja vode. Umjesto toga, OTEC koristi prednosti temperaturnih razlika koje se nalaze u različitim dubinama oceana. Topla voda na površini oceana je pod tlakom i pretvara se u paru, ili se koristi za zagrijavanje druge tekućine koja se pretvara u paru. Para se tada može koristiti za pogon turbina i proizvodnju energije, a hladna voda se zatim crpi iz većih dubina, pretvarajući paru natrag u tekućinu i ponovno pokretanje ciklusa. Eksperimentalni OTEC sustavi izgrađeni su na mjestima poput Havaja, ali crpljenje hladne vode iz velikih dubina smanjuje učinkovitost sustava, što otežava isplativost OTEC sustava.