Les centrales hydroélectriques «au fil de l'eau» sont placées sur les fleuves et les grandes rivières ayant courant relativement rapide. Les turbines sont entraînées par le cours du fleuve qui fournit donc la force hydraulique. La différence de niveau entre les plans d'eau supérieurs et inférieurs étant réduites, la faible chute est compensée par le fort débit d'eau. L’oxygénation de l'eau qui en résulte favorise grandement la faune aquatique.
Lorsque le débit d’eau est peu élevé, ces aménagements sont souvent couplés avec une petite retenue (barrage, retenue ou éclusé) placé en amont, ce qui permet d’augmenter la hauteur de chute.
Les centrales au fil de l’eau avec turbines à axe vertical sont utilisée sur des rivières ayant un courant rapide, une haute chute d'eau et un débit assez faible. Celles à axe horizontal s’utilisent sur les fleuves ayant un fort débit et une faible chute.

D’une manière générale, ce type d’aménagement fonctionne en permanence lorsque l’énergie potentielle est disponible en suffisance. Cette disponibilité est souvent plus élevée en été qu'en hiver (fonte des neiges). Leur exploitation dépend donc des variations de débit du cours d'eau. Ce type de centrale fournit une énergie sous la forme d’un «ruban», à l’image des centrales nucléaires. Lorsque le barrage fait obstacle à la navigation fluviale, il est doté d'écluses permettant le passage des bateaux et des poissons.

En Suisse, on trouve des centrales au fil de l'eau sur les fleuves (Rhône et le Rhin), mais aussi sur certaines grandes rivières.

Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à en retenir l'eau. Il forme un lac artificiel ou un réservoir. Souvent, il est à but multiple : régulation du débit d'une rivière ou d'un fleuve, irrigation des cultures, prévention des crues et inondations. Il sert aussi à la production d'électricité (barrage hydro électrique) en fournissant une l’énergie propre. D'une manière générale, les barrages que nous connaissons en Europe sont à l'échelle de l'homme, acceptable sur le plan environnemental.

Le barrage est démesuré lorsqu'il noie des vallées entières, provoquant le déplacement de populations modifiant fondamentalement l'écosystème local. C’est notamment le cas des ouvrages démesurés que sont

• Le barrage d'Assouan, sur le fleuve Nil;
• Le barrage d'Inga, sur le fleuve Congo;
• Le barrage d'Itaipu, sur la rivière Paraná, à la frontière entre le Brésil et le Paraguay (12'600 MW);
• Le barrage des Trois Gorges, sur le moyen Yang Tsé, en Chine (18'200 MW).

Une nette distinction doit donc être faite entre ces ouvrages démesurés et ceux, à l’échelle humaine, que nous connaissons en Suisse et en Europe.