水轮发电机通常会利用不同形式的水轮机与不同形式的发电机组成水轮发电机组，而水轮发电机的发电原理是透过水轮机内的动轮连结轴承到发电机的转子上，再利用水自高处向低处水轮机冲下的位能转换成动能来带动动轮与发电机轴承上的转子旋转，转子上的线圈在磁铁的两极间转动。
当线圈转动时，转子上的线圈与定子上的磁铁发生磁场改变，以切线互相做功，因此产生感应电流，是运用“电磁感应”原理将动力所作的功利用切线方向的磁场转换成电能的电力生产装置。
水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。优势：水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源。但为了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，如大坝、引水管涵等。因此工程投资大、建设周期长。但水力发电效率高，发电成本低，机组启动快，调节容易。由于利用自然水流，受自然条件的影响较大。水力发电往往是综合利用水资源的一个重要组成部分，与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游组成水资源综合利用体系。缺点：
1． 因地形上之限制无法建造太大之容量。单机容量为300MW左右。
2． 建厂期间长，建造费用高。
3． 因设于天然河川或湖沼地带易受风水之灾害，影响其他水利事业。电力输出易受天候旱雨之影响。
4． 建厂后不易增加容量。
5．生态破坏：大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响等。
6．需筑坝移民等，基础建设投资大。
7．下游肥沃的冲积土因冲刷而减少。
