Механическое устройство для преобразования энергии падающей воды в энергию вращательного движения с тем, чтобы на оси колеса можно было совершать работу. При подъеме воды на некоторый уровень в ней запасается соответствующая этому уровню потенциальная энергия, поэтому падающая вода может совершать работу. Различают три основных вида водяного колеса – подливное (нижнебойное), наливное (верхнебойное) и среднебойное; их схемы приведены на рисунке. Подливное колесо – самое древнее, им с незапамятных времен пользовались древние египтяне и персы в своих черпаковых подъемниках воды, которые известны теперь под названием норий. В простейшем водяном колесе на ободе установлены прямые лопатки; нижние лопатки погружаются в водный поток. Течение давит на лопатки, и колесо вращается. Для увеличения отбора энергии из водного источника лопатки колеса стали делать в виде ковшей. В потоке с некоторым перепадом уровня воды используют среднебойное или подливное колесо вместе с направляющим аппаратом (желобом с затвором, которыми регулируется набегающий водный поток). Когда высота перепада достигает диаметра колеса или больше него, устанавливают наливное колесо. До эпохи Возрождения применялось множество типов только подливных колес; остальные виды водяных колес привлекли в себе внимание позже. Первые водяные колеса делались из дерева, железные детали в них стали широко использоваться в период Возрождения.

С появлением в начале 19 в. гидравлических турбин водяные колеса утратили свое былое значение. Теперь они используются лишь в малых энергетических установках. Коэффициент полезного действия современных наливных колес доходит до 85% (или чуть больше), среднебойных – до 75%, подливных – до 35%. Самым большим водяным колесом наливного вида является, вероятно, колесо Лэкси (диаметром 22 м), установленное на о.Мэн в Англии