En las plantas generadoras de energía hidroeléctrica, las propiedades más importantes del agua son su densidad, caudal y diferencia de altura (a menudo denominado “cabeza”). Esto permite que el agua caiga desde las entradas de agua (cerca de la parte superior de la presa) hasta las turbinas (muy por debajo, generalmente de 50 a 150 metros) para impulsarlas y girar los enormes rotores del alternador. En términos más simples, es la presión justo por encima de las turbinas menos la presión justo debajo de las turbinas, multiplicada por el caudal de agua, que es la potencia de entrada al eje del alternador. La densidad razonablemente alta de agua (a 1 gramo por centímetro cúbico), en combinación con la enorme altura de la mayoría de las presas hidroeléctricas, contribuye a una gran cantidad de presión justo por encima de las turbinas. Las tuberías de entrada de agua que alimentan las turbinas también son enormes (comúnmente dos o más metros de diámetro), lo que contribuye a un caudal muy elevado. El resultado: decenas de megavatios -quizás cientos de megavatios- de energía son generados por el agua que fluye, ya que cede su energía potencial para mantener la energía cinética de la turbina, el eje y el rotor del alternador.
Alternativamente, el agua se puede calentar y convertir en vapor para impulsar las turbinas, que a su vez impulsan grandes rotores del alternador. Las propiedades importantes del agua en esta situación son el calor requerido para convertirlo de estado líquido a gaseoso, su densidad, presión y caudal. Al igual que con una turbina hidroeléctrica, la diferencia de presión entre la entrada de la turbina y la salida de la turbina, multiplicada por la velocidad de flujo, es la potencia de entrada al eje del alternador.
Es importante tener en cuenta que en ambas situaciones descritas anteriormente, el agua es solo un medio utilizado para la conversión de energía. En el primer caso, la energía potencial se convierte en energía eléctrica. En el segundo caso, la energía térmica se convierte en energía eléctrica. La energía térmica puede provenir de un reactor nuclear, un horno de carbón, una fuente geotérmica subterránea o energía solar.