Les centrales hydroélectriques de haute chute, avec barrage ou éclusé, se distinguent des autres centrales par le fait qu'elles fonctionnent avec un faible débit d'eau et une importante dénivellation. Ce type de construction est surtout utilisé dans des régions de montagnes. Le barrage est un lac artificiel qui récupère les eaux d’une zone géographique donnée. L'eau stockée dans le barrage est amenée à grande vitesse par la conduite forcée jusqu'à la centrale qui se trouve en aval, généralement en plaine. Celle-ci entraîne un alternateur qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Lorsque la centrale en contrebas est éloignée du barrage, l'eau est d’abord conduite vers la conduite forcée par un canal de dérivation ou par une galerie creusée dans la montagne. La puissance de l'eau, qui fait tourner la turbine, dépend du débit et de la hauteur de la chute. Le barrage constitue aussi une protection efficace contre les crues. Le potentiel électrique du ce type d’ouvrage est généralement exploité pour couvrir la demande d’électricité aux heures de pointe, principalement en hiver.
Dans les Alpes notamment, il existe des centrales hydroélectriques de haute chute dont la puissance atteint plusieurs centaines de mégawatts. La puissance de l’installation dépend de la hauteur de chute et du débit de l'eau.
Il existe plusieurs types de barrage selon la nature du relief et du sol:

• Le barrage-voûte (la poussée de l’eau est reportée sur les rives au moyen du mur de béton arqué verticalement et horizontalement)
• Le barrage-poids (la masse du barrage suffit à résister à la pression exercée par l'eau)

Il existe aussi d’autres types de barrages tels ceux à contre-forts et les barrage-digues qui sont utilisées dans les vallées larges et de faibles profondeurs.