กังหันน้ำทำหน้าที่แปลงพลังงานศักย์ของน้ำให้เป็นงานเชิงกล แล้วขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าต่อไป สหรัฐอเมริกาใช้ไฟฟ้าจากพลังน้ำประมาณ 17% กังหันน้ำมีขนาดตั้งแต่ 2 ถึง 615 MW เช่นที่ Grand Coulee ของสหรัฐ โดยจะมีขนาดหน่วยย่อย 615 MW และกำลังผลิตรวมสูงถึง 7000 MW เมื่อเสร็จสมบูรณ์กังหันน้ำแบ่งตามลักษณะการทำงานเป็น

กังหันแบบปฏิกิริยา (reaction),
อิมพัลส์ (impulse),
และแบบไหลผสม (mixed-flow)

หรืออาจแบ่งชนิดกังหันตามลักษณะแกนอ้างอิงเป็น

แนวรัศมี (radial),
แนวแกน (axial),
และแบบผสม (combined-flow)
กังหันแบบใบพัดหรือแบบแนวแกน (Propeller or axial turbines) ใช้สำหรับหัวความดันต่ำ (10 ถึง 100 ft). กังหันแบบใบพัดตายตัว (Fixed bladed propeller turbines) ราคาไม่แพงและมีประสิทธิภาพสูงที่ภาวะตาม ที่ออกแบบ แต่จะมีประสิทธิภาพแย่มากถ้าใช้งานที่อัตราไหลต่ำกว่านั้น กังหันแคพลาน (Kaplan turbine) เป็นกังหันแบบใบพัดที่ใบพัดปรับมุมได้ ทำให้สามารถปรับมุมใบพัดให้ได้ ประสิทธิภาพสูง แม้ว่าทำงานที่สภาพภาระต่ำ การปรับมุมใบพัดนั้นทำด้วยมือขณะหยุดเครื่อง ไม่ใช่ระบบ ปรับอัตโนมัติ

กังหันน้ำแคพลาน

กังหันฟรานซิส (Francis turbine) เป็นกังหันน้ำแบบที่ใช้แพร่หลาย เป็นชนิดไหลผสมในแนวรัศมี (radial, mixed-flow turbine) ใช้สำหรับความสูงหัวน้ำปานกลาง (15 ถึง 1500 ft). มีประสิทธิภาพสูงเมื่อใช้งานเต็มภาระ แต่จะมีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำเมื่อใช้งานที่ภาระต่ำ

กังหันน้ำฟรานซิส

กังหันเพลตัน (Pelton wheel) เป็น กังหันน้ำแบบอิมพัลส์ ที่ปรกติใช้กับหัวน้ำสูงกว่า 150 ft. เป็นชนิดที่ใช้อัตราไหลของน้ำค่อนข้างต่ำ ปรับความเร็วน้ำโดยใช้หัวฉีด (nozzle) ถ้วย (bucket) บนกงล้อจะมีกะบัง ( splatter) ทำหน้าที่เบี่ยงเบนน้ำออกเป็นสองข้างเพื่อลดแรงดันในแนวแกน (axial thrust) ของกงล้อ กังหันเพเลตันมีประสิทธิภาพในการแปลงรูปพลังงานได้สูง ในช่วงอัตราไหลของน้ำที่กว้าง

กังหันน้ำเพลตัน

ประสิทธิภาพการแปลงรูปพลังงานของกังหันน้ำพื้นฐานทั้ง 3 แบบ