Vodní motory zužitkovávají energii proudící vody. Až do vynálezu parního stroje byly vodní kola jedinou náhradou za energii větru lidských a zvířecích svalů. Vodní turbíny pro svou velmi dobrou účinnost se využívají dodnes.

První zprávy o vodním kolu na spodní pohon pochází od římského císařského architekta Vitruvia. Jednalo se o dřevěné vodní kolo s vodorovnou hřídelí a lopatkami ve tvaru rovinné desky. Od 2. století se používalo na řekách s větším spádem vodní kolo na horní pohon. S prvním vylepšením přišel Jean Victor Poncelet, který ve vodním kolu na spodní pohon nahradil rovinné lopatky lopatkami zakřivenými. Rázem se účinnost zvedla na 70 %. Kola na svrchní vodu využívají méně vody a větší spád mají výkonnost asi 65 – 75 %. Kola na spodní vodu využívají více vody a menší spád mají výkonnost 60 % z energie proudící vody.


V roce 1750 bratislavský rodák Johann Andreas Segner, lékař, který přednášel v Jeně, ve svých padesáti letech sestrojil první vodní turbínu. V práci pokračoval Claudie Burdin  a jeho žák Benoit Fourneyron, který v roce 1827 zkonstruoval vodní turbínu. V roce 1832 za konstrukci 45 kW turbíny získal cenu Francouzské akademie. O několik let později byly zkonstruovány mnohem účinnější turbíny - akční (voda působí nárazem) a reakční (voda působí tlakem). Mají zakřivené lopatky zkonstruované tak, aby proud kapaliny vstupoval na lopatku bez nárazu. U takovéto lopatky lze dosáhnout dvojnásobný tlak než u rovné desky. Teoreticky je tedy možná účinnost 100 %, ve skutečnosti se pohybuje okolo 90 %. Každá turbína se skládá ze zařízení pro přívod vody k oběžnému kolu (spirála nebo kašna, dochází tu úplné přeměně tlakové energie na kinetickou energii vody), z oběžného kola (vlastní pracovní část vodní turbíny, v lopatkové části dochází k přeměně energie vody v mechanickou energii rotujících lopatek) a ze zařízení pro odvod vody od oběžného kola (zde se postupně snižuje rychlost proudící vody přeměnou na tlakovou energii). Rozlišujeme turbíny:

• Francisova

Sestrojil ji v roce 1850 James Bicheno Francis v USA. Patří mezi reakční turbíny, protože využívá reakčního tlaku, který vzniká při změně směru proudící kapaliny. Vtok vody je radiální, tedy ve směru poloměru a výtok je axiální, tedy kolmý k poloměru, ve směru osy turbíny. Skládá se z nehybného rozváděcího kola, které obklopuje oběžné kolo. Jejich osy jsou svislé. Obě kola mají řadu věncovitě uspořádaných lopatek, které jsou u oběžného kola zahnuté na opačnou stranu než u kola rozváděcího. Rozváděcí kolo má lopatek víc. Lopatky jsou tenké, s malým zakřivením. Rozváděcími lopatkami se vodní proud stočí do jednoho směru a pak lopatky oběžného kola nutí proud  směr změnit. Reakční tlak, který při této změně směru vznikne, nutí oběžné kolo k rychlé rotaci.


Používají se pro menší spády (40 - 700 m) a pro větší množství  protékající vody. Účinnost se pohybuje mezi 75 – 90 %.

• Peltonova

Sestrojil ji v roce 1880 Lester Allen Pelton v USA. Patří mezi akční turbíny. Lopatky mají tvar dvojité misky s rovnou hranou uprostřed. Paprsek vody vedený na lopatku se dělí na dvě části a miskovitý tvar lopatek jej vrací zpět.


Používá se pro velké spády (250 - 1200 m). Účinnost se pohybuje mezi 80 – 90 %, u velkých turbín i víc.

• Kaplanova

Je pojmenována po Viktoru Kaplanovi, který ji po několikaletém bádání a experimentování na Katedře teorie a stavby vodních strojů na Císařsko-královské německé vysoké škole technické v Brně nechal patentovat v letech 1912 - 1913. Je to vylepšená Francisova turbína. Liší se tím, že oběžné kolo má vrtulový tvar s nastavitelnými lopatkami. Doporučený spád je cca 70 m, pracuje už při spádu 2 m. Podle spádu obsahuje oběžné kolo 3 – 10 lopatek, jejichž počet je přímosměrný spádu, a které se natáčí podle průtoku. Pro větší spády je to lopatek víc s větším sklonem a pro malé spády je méně lopatek s menším sklonem. Pro kaplanovu turbínu je charakteristická možnost plynulé změny úhlu nastavení lopatek oběžného kola za provozu v závislosti na velikosti požadovaného výkonu turbíny. První Kaplanova turbína byla uvedena do provozu v roce 1919.