Les centrales au fil de l'eau fonctionnent un peu comme les moulins d'antan. Elles utilisent directement le débit d'une rivière pour faire tourner la turbine et générer de l'électricité. Leur construction est donc moins coûteuse qu'un vaste barrage et, dépendamment du débit de la rivière, peut générer une quantité intéressante de courant en utilisant une source d'énergie propre, renouvelable et à coût nul. De plus, on peut généralement les construire près des centres de consommation de l'énergie ce qui réduit les coûts reliés au transport du courant et les pertes de puissance que ce transport engendre. Si leur construction peut être considérée comme une nuisance visuelle, leur principal inconvénient est de nuire à la circulation des bateaux et des poissons. La centrale de Beauharnois (1903 MW), celle de Carillon (753 MW) ou celle de Beaumont en Mauricie (270 MW) sont des exemples de centrales au fil de l'eau. On en construit aussi pour rentabiliser certains barrages dans des complexes hydroélectriques. C'est le cas par exemple d'Outardes-3 (1026 MW) ou de Manic-1 (184 MW) sur la Côte-Nord ou de LG-1 (1438 MW) dans le nord du Québec. Pourtant, la plupart des centrales au fil de l'eau ont une puissance inférieure à celles énumérées ci-haut. La centrale de Drummondville génère par exemple une puissance de 16 MW et celle de Sherbrooke (réseau privé), 2,4 MW. 

Pour assurer un apport constant et surtout, un débit supérieur, on peut aussi construire un barrage pour retenir l'eau et augmenter la dénivellation (hauteur de la chute de l'eau). Pourtant, de multiples conditions doivent être présentes pour concevoir un tel projet et surtout, pour justifier les coûts très importants de construction de ces complexes. Ainsi, on doit pouvoir profiter d'un dénivelé intéressant, d'un relief propice et d'un sol capable de contenir le réservoir. En effet, la rivière ne doit pas être en mesure de se creuser un nouveau lit. 

Pour générer le courant, on va donc construire un barrage qui retient l'eau et laisse l'eau s'accumuler en amont du barrage. Celle-ci suivra alors une conduite dans le barrage et c'est sa chute qui fera tourner la turbine afin de générer du courant. Lorsque la demande est moins forte, on peut fermer certaines conduites et laisser l'eau s'accumuler. On pourra ensuite les ouvrir en période de pointe et générer plus de courant. Cette possibilité de s'ajuster aux périodes de pointes et la grande puissance générée sont des atouts importants pour ce type de production d'énergie. Pourtant, l'inondation de vastes territoires (réservoir) transforme considérablement les écosystèmes et expose le réservoir à un risque de contamination lorsque ces sols se retrouvent immergés.

Avant de concevoir un tel projet, il est aussi important pour Hydro-Québec et surtout, pour le gouvernement du Québec de s'entendre avec les populations locales qui subissent les contrecoups de ces inondations voyant des zones de chasse réduites et des eaux de pêche potentiellement contaminées. Des municipalités doivent même parfois être relocalisées. 

Dans ce type de centrale, on utilise l'eau des marées pour produire le courant. Une turbine est ainsi placée entre un réservoir et la mer. Lorsque la marée monte, l'eau fait tourner la turbine en remplissant le réservoir. Lorsque la marée baisse, l'eau fait tourner la turbine en vidant le réservoir. 

Dans ce type de centrale, on utilise le mouvement des vagues pour faire tourner la turbine. C'est donc une forme d'énergie propre et renouvelable en plus de représenter des coûts de construction acceptables. Par contre, comme les plus hautes vagues proviennent généralement de la mer, les matériaux sont constamment exposés à l'eau de mer qui en accélère la corrosion et la dégradation. De plus, la force des vagues dépend de la météo ce qui en fait une source d'énergie à la fiabilité discutable. 

Les hydroliennes sont des éoliennes sous-marines qui utilisent l'énergie des courants marins pour produire de l'énergie. Ces projets sont actuellement marginaux et sous étude puisqu'ils représentent des coûts de construction très importants pour la puissance que ce type de centrale est en mesurer de générer. De plus, entre une fois, les hydroliennes sont exposées à l'eau de mer et peuvent donc, elles aussi, subir une dégradation précoce de ses matériaux.