Vesiturbiinien avulla saadaan energiaa liikkuvasta vedestä, tyypillisesti vesivoiman tuottamiseen. Ne toimivat pakottamalla vettä kaltevien siipien ohi, jotka pyörivät turbiinia. Vesiturbiinit voidaan liittää mekaanisesti koneisiin tai sähkögeneraattoriin. Höyryturbiinit käyttävät kaasumaista höyryä nestemäisen veden sijasta.
Vesiturbiinien edeltäjä oli vesipyörä, jota käytettiin tuhansia vuosia. Vesipyörä on suunnattu pystysuoraan, ja vain pieni osa on veden alla milloin tahansa. Tämäntyyppinen pyörä perustuu veden vaakasuuntaiseen liikkeeseen joessa kääntyäkseen. Jotta tämä toimisi, pyörässä on oltava harjanteita tai kauhoja veden saamiseksi. Samaa periaatetta käytetään höyrylaivan melapyörässä.
Vesiturbiinit toimivat kuitenkin eri tavalla, ja siivet on järjestetty samalla tavalla kuin tuulimylly. Neste virtaa tuulimyllyn läpi eikä sen ohi. Samaa mallia käytetään vesiturbiinien kanssa, vaikka siipien muoto on optimoitu vedelle ilman sijasta.
Vesiturbiinia alettiin käyttää laajasti 19 -luvulla. Ennen kuin sähköä oli saatavilla, tehtaita käytettiin mekaanisesti. Vesiturbiinit kiinnitettiin koneisiin suunnilleen samalla tavalla kuin auton moottori on kiinnitetty pyöriin. Moottori voi jatkaa pyörimistä, kun voimansiirto jakaa voiman pyörille tekemällä tai katkaisemalla mekaanisen liitoksen. Samalla tavalla tehdasta voidaan käyttää ilman sähköä.
Vesivoimaloita on viime aikoina käytetty vesivoimaloissa. Näissä kasveissa on tyypillisesti pato, jonka vedenkorkeus on merkittävä. Laitos ottaa talteen korkeampaan veteen tallennetun painovoiman potentiaalienergian pakottamalla sen virtaamaan vesiturbiinien läpi; toisin sanoen, kun vesi putoaa korkealta tasolta matalalle, se työntää vesiturbiinin siipiä ja pyörittää turbiinia. Pyörimisenergia muunnetaan sähköksi sähkögeneraattorilla. Vuonna 2008 suurin osa uusiutuvasta energiasta tuotettiin vesivoimalla maailmanlaajuisesti.
Höyryturbiinit puolestaan hyödyntävät höyryn energiaa nestemäisen veden sijasta. Niitä käytetään laajasti muun tyyppisissä voimalaitoksissa. Itse asiassa höyryturbiini on ensisijainen tapa muuntaa lämpöenergia kineettiseksi energiaksi suurissa sovelluksissa. Olipa voimalaitoksen lämpö peräisin hiilenpoltosta tai ydinfissioista, sitä käytetään veden kiehumiseen ja höyryn tuottamiseen. Korkeapainehöyry ohjataan sitten virtaamaan turbiinin läpi, jolloin se pyörii nopeasti ja kääntää sähkögeneraattorin.