Ūdensdzirnavas ir iekārta, kurā ūdens jaudu izmanto rūpnieciskā procesā, piemēram, graudu slīpēšanai, vilnas pildīšanai vai tekstilizstrādājumu vērpšanai. Ūdensdzirnavas vēsturiski ir izmantotas daudzos pasaules reģionos, lai veiktu plašu uzdevumu klāstu, un dažās jomās tās joprojām tiek aktīvi izmantotas. Ir iespēja apmeklēt arī atjaunotās ūdensdzirnavas, kas tiek uzturētas labā stāvoklī, jo tās ir vēsturiskas nozīmes objekti; šādas dzirnavas dažkārt izmanto demonstrācijās, lai parādītu cilvēkiem, kā viņi būtu strādājuši.
Acīmredzot ūdens dzirnavām ir jāatrodas netālu no ūdens avota, lai radītu enerģiju. Ūdensdzirnavas tiek būvētas vai nu tieši blakus, vai virs ūdens, ar ūdenī iekarinātu kāda veida ūdensratu vai turbīnu. Ūdenim pārvietojoties pa ūdensratu, tas to spiež ar apļveida kustībām, ūdensdzirnavās iekustinot zobratus, kurus var izmantot dažādu uzdevumu veikšanai. Šķiet, ka ūdensdzirnavu pamatkoncepcija ir vismaz 2,000 gadus veca, kā liecina daudzi piemēri no Ķīnas, Senās Grieķijas un Tuvajiem Austrumiem.
Viens klasisks ūdensdzirnavu lietojums ir graudu samalšana miltos, izmantojot lielu dzirnakmeni. Ūdensdzirnavas var izmantot arī zāģmateriālu ražošanā, dažādu metālu apstrādei un dažādu citu uzdevumu veikšanai. Izmantojot ūdensdzirnavas, cilvēki varētu ievērojami palielināt rūpniecības efektivitāti, vienlaikus saražojot lielu daudzumu materiāla. Bez ūdensdzirnavām cilvēkiem to pašu uzdevumu veikšanai būtu bijis jāizmanto cilvēku vai dzīvnieku darbs, un tas būtu patērējis daudz laika.
Tā kā ūdensdzirnavu celtniecība un uzturēšana būtu bijusi dārga, tās parasti bija pieejamas visiem apkārtnes iedzīvotājiem, kuri varēja izmantot ūdensdzirnavas par maksu; paturot atklātu izmantošanu, operators varētu nodrošināt ūdensdzirnavu rentabilitāti. Dažos gadījumos maksa tiktu ņemta maiņas veidā; miltu dzirnavnieks, piemēram, var paņemt noteiktu procentuālo daļu no pircēju maltiem miltiem, tālāk pārdodot miltus, lai finansētu dzirnavu uzturēšanu. Ūdensdzirnavas vēsturiski bija arī vienas no pirmajām konstrukcijām, kas tika uzstādītas jaunā vietā ļoti kokmateriālu apgabalos, ļaujot cilvēkiem pārstrādāt kokmateriālus būvniecībai paredzētos zāģmateriālos.
Daudzi cilvēki uzskata, ka ūdensdzirnavas ir diezgan interesantas apmeklēt, un šī iemesla dēļ vairāki antīki paraugi ir pārveidoti par rezidencēm un viesnīcām. Šādos gadījumos dzirnavas acīmredzami nedarbojas, lai gan ūdens rats var palikt vietā, jo cilvēkiem ir interesanti skatīties.