L'energia dell'acqua deriva indirettamente dal Sole: l'acqua, soggetta a cambiamenti di stato, passa costantemente dall'idrosfera all'atmosfera, in un ciclo continuo, detto ciclo dell'acqua.
L'energia solare, utilizzata per l'evaporazione, viene accumulata nelle nuvole sotto forma di energia potenziale; quando l'acqua ricade al suolo con le precipitazioni, questa energia si trasforma in energia cinetica, che è presente nell'acqua che scorre sulla superficie terrestre e in profondità.
Se l' acqua si ferma a grandi altezze, come nei bacini naturali o nei laghi artificiali, ottenuti sbarrando il corso di un fiume con dighe, conserva una parte della sua energia potenziale. È proprio questa energia che, nelle centrali idroelettriche, viene trasformata in energia elettrica; l' acqua del bacino viene incanalata in condutture forzate: qui, per effetto del grande salto che l'acqua compie, la sua energia potenziale si trasforma in energia cinetica, che fa ruotare una turbina, collegata a un generatore di corrente elettrica.
Anche l'acqua del mare possiede energia cinetica, che si manifesta con il moto ondoso, provocato dal vento, e le maree, provocate dall'attrazione gravitazionale di Luna e Sole.

Lo sfruttamento dell'energia posseduta dalle acque marine è ancora poco diffuso e, in alcuni casi, in fase sperimentale. L'energia delle maree può essere sfruttata solo dove c'è un notevole dislivello fra l'alta e la bassa marea, cioè in particolari zone bagnate dagli oceani; una centrale mareomotrice è in funzione presso Saint-Malo in Francia e un'altra è in progetto alla foce del Reno, sul Mare del Nord.
L' acqua è una risorsa energetica gratuita, inesauribile, e non produce inquinanti, ma la sua utilizzazione presenta problemi: non è distribuita in modo uniforme sulla Terra e gli impianti {dighe, laghi artificiali, centrali) alterano gravemente l'equilibrio ambientale.