La generación de energía hidroeléctrica es, con mucho, el método más eficiente de generación de energía eléctrica a gran escala. El proceso de conversión es capturar la energía cinética y convertirla directamente en energía eléctrica. No hay procesos termodinámicos o químicos intermedios ineficientes y no hay pérdidas de calor.
La eficiencia de conversión de una planta de energía hidroeléctrica depende principalmente del tipo de turbina de agua empleada y puede ser tan alta como 95% para las grandes instalaciones. Las plantas más pequeñas con potencias de salida de menos de 5 MW pueden tener eficiencias de entre el 80 y el 85%.