Ihmiset ovat valjastaneet liikkuvan veden voiman tuhansien vuosien ajan, mutta nykyään vesivoima on kiinnostunut puhtaan, uusiutuvan energian lähteestä. Vesivoima-patot ovat tunnetuin vesivoimalaji, mutta useita muita menetelmiä liikkuvan veden voiman hyödyntämiseksi on kehitteillä. Maan valtameriltä etsitään uudenlaista vesivoimaa.
Ajatus veden käyttämisestä energianlähteenä juontaa juurensa ainakin muinaiseen Kreikkaan, jossa virtaavien jokien voima vangittiin vesipyörillä ja käytettiin vehnän jauhamiseen. Samanlaisia laitteita kehitettiin muualla maailmassa, ja varhaiset eurooppalaiset ja amerikkalaiset tehtaat ja tehtaat käyttivät vesipyöriä. 19 -luvun loppuun asti vesi toimitti vain mekaanista energiaa; vesipyörien liikettä käytettiin sahojen ja muiden koneiden kääntämiseen.
1800 -luvun lopulla vesivoima kehittyi nopeasti, mikä on vesivoiman muoto, jossa veden liike muuttuu sähköksi. Pelkästään Yhdysvalloissa oli vuosisadan vaihteeseen mennessä yli kaksisataa vesivoimalaa, joista suurin osa sijaitsee keskikokoisissa tai suurissa patoissa. Nykyään suurin osa suurten vesivoimalaitosten parhaista paikoista on hyödynnetty kehittyneessä maailmassa, joten uusia hankkeita toteutetaan enimmäkseen kehitysmaissa, kuten Kiinassa. Pienempiä vesivoimalaitoksia tarkastellaan sekä kehittyneissä että kehitysmaissa.
Maailman valtameret sisältävät myös monia mahdollisia voimanlähteitä, joihin vesivoima voisi hyödyntää. Vuorovesivoiman tavoitteena on hyödyntää rannikkoalueiden valtamerien muuttuvaa tasoa. Vaikka suuri vuorovesivoimalaitos aloitti toimintansa Ranskassa 1960 -luvun lopulla, korkeat rakennuskustannukset ja rajallinen määrä sopivia paikkoja ovat estäneet vuorovesivoiman yleistymisen.
Toinen mahdollinen vaihtoehto on aaltoenergia, jota voidaan hyödyntää useilla eri tavoilla. Yksi esittelyprojekti Norjassa käyttää aaltojen liikettä työntämään ja vetämään ilmaa putken läpi, mikä puolestaan pyörittää turbiinia sähkön tuottamiseksi. Portugali, Australia ja Yhdistynyt kuningaskunta ovat kaikki kokeilleet aaltotiloja – laiteryhmiä, jotka tuottavat sähköä aaltovoimasta. Jotkut muut laitteet yrittävät kaapata merivirtoja kaukana veden pinnasta.
Valtameren lämpöenergian muuntaminen (OTEC) eroaa muista vesivoiman energialähteistä siinä mielessä, ettei se kerää energiaa suoraan veden liikkeestä. Sen sijaan OTEC hyödyntää valtameren eri syvyyksissä esiintyviä lämpötilaeroja. Meren pinnalla oleva lämmin vesi paineistetaan ja muutetaan höyryksi tai käytetään toisen nesteen lämmittämiseen, joka muutetaan höyryksi. Tämän jälkeen höyryä voidaan käyttää turbiinien virransyöttöön ja tehon tuottamiseen, ja kylmää vettä pumpataan sitten syvemmältä, jolloin höyry muuttuu takaisin nesteeksi ja kierros käynnistyy uudelleen. Kokeellisia OTEC -järjestelmiä on rakennettu Havaijin kaltaisiin paikkoihin, mutta kylmän veden pumppaaminen suuresta syvyydestä vähentää järjestelmän tehokkuutta, mikä vaikeuttaa OTEC -järjestelmien kustannustehokkuutta.