A energia hidrelétrica converte a energia potencial da água armazenada atrás de uma barragem em energia elétrica. Diferente da geração com combustíveis fósseis, a hidrelétrica é renovável, pois o ciclo da água repõe continuamente lagos e rios em altitudes maiores.
O calor do sol aquece a água dos oceanos, que evapora e condensa formando nuvens em altitudes maiores. Parte desta água retorna à terra através de precipitação, alimentando rios, córregos e lagos que fluem de volta a altitudes menores e eventualmente ao mar. Ao reter água em rios e córregos com barragens, aproveita-se este ciclo para gerar eletricidade.
A energia hidrelétrica é renovável e, portanto, inesgotável, porque o ciclo da água continuamente devolve água a altitudes maiores e alimenta os rios e córregos usados para geração de eletricidade. Enquanto o sol continuar aquecendo a água do mar e impulsionando a evaporação, o ciclo continuará, e a energia potencial da água em alta altitude poderá ser usada para geração de energia.
Embora a energia hidrelétrica seja um recurso inesgotável, "inesgotável" não deve ser confundido com "ilimitado". Existe um número limitado de rios e córregos adequados para represamento, limitando a quantidade de eletricidade gerável. Além disso, se a mudança climática redistribuir a precipitação ou causar derretimento de geleiras, alguns rios que atualmente fornecem energia hidrelétrica poderão secar, forçando a busca por alternativas.