Elles sont surtout présentes dans les sites de haute montagne.

Elles sont caractérisées par un débit faible et un dénivelé très fort avec une chute supérieure à 300 m.

Le barrage s'oppose à l'écoulement naturel de l'eau pour former un lac de retenue.

Ce lac est alimenté par l'eau des torrents, la fonte des neiges et des glaciers.

En France, la plus grande hauteur de chute est celle de Portillon en Haute-Garonne (1 420 m).

Les canaux d'amenée, les galeries creusées dans les montagnes ou les conduites forcées permettent ensuite de conduire l'eau jusqu'à la turbine et de faire tourner celle-ci.

La puissance de la centrale dépend donc de la force de l'eau qui varie selon deux facteurs : le débit de l'eau et la hauteur de la chute du liquide.

Les centrales hydrauliques de haute chute fonctionnent généralement avec des turbine de type Pelton, qui transforment l'eau en énergie cinétique à l'aide d'un jet d'eau qui agit directement sur les augets de la roue.

Elles sont surtout installées en moyenne montagne et dans les régions de bas relief.

Elles sont caractérisées par un débit moyen et un dénivelé assez fort avec une chute comprise entre 30 et 300 m.

Généralement cette chute est équipée de turbine FRANCIS, c'est à dire de de turbine ont le corps a la forme d'un escargot et la roue est à aube fixe. Le distributeur est généralement orientable.

Elles sont implantées sur le cours de grands fleuves ou de grandes rivières.

Elles sont caractérisées par un débit très fort et un dénivelé faible avec une chute de moins de 30 m.

Dans ce cas, il n'y a pas de retenue d'eau et l'électricité est produite en temps réel.

Les centrales au fil de l'eau utilisent des turbines de type Kaplan, c'est à dire des turbines à hélices avec des directrices et pales fixes ou orientables. Ces turbines sont dites à réaction.