Cilvēki ir izmantojuši ūdens pārvietošanas spēku tūkstošiem gadu, taču mūsdienās hidroenerģija iegūst jaunu interesi par tīras, atjaunojamās enerģijas avotu. Hidroenerģijas dambji ir vispazīstamākais hidroenerģijas veids, taču tiek izstrādātas vairākas citas metodes, kā izmantot kustīgā ūdens spēku. Zemes okeānos tiek meklēti jauni hidroenerģijas veidi.
Ideja par ūdens izmantošanu kā enerģijas avotu radusies vismaz senajā Grieķijā, kur plūstošo upju spēks tika notverts ar ūdensriteņiem un izmantots kviešu samalšanai miltos. Līdzīgas ierīces tika izstrādātas arī citviet pasaulē, un agrīnās Eiropas un Amerikas dzirnavas un rūpnīcas tika darbinātas ar ūdensriteņiem. Līdz 19. gadsimta beigām ūdens piegādāja tikai mehānisko enerģiju; ūdensriteņu kustība tika izmantota zāģu un citu mašīnu pagriešanai.
1800. gadu beigās strauji attīstījās hidroelektrostacija — hidroenerģijas veids, kurā ūdens kustība tiek pārvērsta elektroenerģijā. ASV vien līdz gadsimta sākumam bija vairāk nekā divi simti hidroelektrostaciju, no kurām lielākā daļa atradās pie vidējiem vai lieliem aizsprostiem. Mūsdienās lielākā daļa labāko lielu hidroelektrostaciju vietu ir izmantotas attīstītajā pasaulē, tāpēc jauni projekti galvenokārt notiek jaunattīstības valstīs, piemēram, Ķīnā. Mazāka mēroga hidroelektrostacijas tiek aplūkotas gan attīstītajās, gan jaunattīstības valstīs.
Pasaules okeānos ir arī daudz potenciālu enerģijas avotu, ko varētu izmantot hidroenerģija. Plūdmaiņu enerģijas mērķis ir izmantot mainīgos okeānu līmeņus piekrastes zonās. Lai gan 1960. gadu beigās Francijā sāka darboties liela plūdmaiņu spēkstacija, augstās būvniecības izmaksas un ierobežots piemērotu vietu skaits neļāva plūdmaiņu enerģijai iegūt plašu izmantošanu.
Vēl viena iespēja ir viļņu enerģija, ko var izmantot vairākos dažādos veidos. Viens demonstrācijas projekts Norvēģijā izmanto viļņu kustību, lai stumtu un izvilktu gaisu caur cauruli, kas savukārt griež turbīnu, lai ražotu elektroenerģiju. Portugāle, Austrālija un Apvienotā Karaliste ir eksperimentējušas ar viļņu fermām — ierīču grupām, kas ģenerē elektroenerģiju no viļņu enerģijas. Dažas citas ierīces mēģina uztvert jūras straumes tālu zem ūdens virsmas.
Okeāna siltumenerģijas konversija (OTEC) atšķiras no citiem hidroenerģijas veidiem ar to, ka tā neuztver enerģiju tieši no ūdens kustības. Tā vietā OTEC izmanto temperatūras atšķirības, kas atrodamas dažādos okeāna dziļumos. Siltais ūdens uz okeāna virsmas tiek pakļauts spiedienam un tiek pārvērsts tvaikā vai tiek izmantots cita šķidruma sildīšanai, kas tiek pārvērsts tvaikā. Pēc tam tvaiku var izmantot, lai darbinātu turbīnas un ražotu enerģiju, un pēc tam no lielāka dziļuma tiek sūknēts vēss ūdens, pārvēršot tvaiku atpakaļ šķidrumā un atsākot ciklu. Eksperimentālās OTEC sistēmas ir uzbūvētas tādās vietās kā Havaju salas, taču auksta ūdens sūknēšana no liela dziļuma samazina sistēmas efektivitāti, apgrūtinot OTEC sistēmu rentabilitāti.