Принцип работы гидроэлектростанции состоит в следующем. В результате действия гидротехнических сооружений ГЭС (плотины, водохранилища, шлюзов) на реке образуется большой перепад в уровне воды, и, как результат, образуется большой напор воды. Вода падает сверху вниз прямо на лопасти турбины (гидротурбины), и приводит ее в движение. Гидротурбина вращается, и заставляет вращаться генератор. А генератор в свою очередь начинает вырабатывать электрическую энергию.

Поток воды, который падает на лопасти турбины, образуется из-за того, что сверху находится плотина. Плотина обычно сооружается на равнинных реках, ввиду малого уклона воды в реке. На горных же реках плотина сооружается реже, обычно для эффективной работы горной гидроэлектростанции достаточно деривации – естественного движения воды сверху вниз. На горных реках уклон русла очень большой, может достигать 30-40 процентов. На горных реках, где уклон воды недостаточно большой, могут сооружаться плотины. И тогда используются вместе и плотина, и деривация.

Напор воды обеспечивается также сооружением вместе с плотиной и водохранилища. Водохранилище обычно сооружается сверху, и обеспечивает резкий перепад уровня воды.