Wasserkraft kann Energie emissionsfrei erzeugen. Dennoch ist der Einfluss auf die Umwelt, der mit dem Bau großer Wasserkraftwerke einhergeht, enorm. Kleinere Wasserkraftwerke haben zwar geringere Auswirkungen, aber auch sie greifen in das vorhandene ökologische System ein. 

Große Wasserkraftwerke, etwa das Kraftwerk Itaipu an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay oder der Drei-Schluchten-Staudamm in Zentralchina brachten eine weiträumige Zerstörung alter Flusslandschaften und Biotope mit sich. Durch Zwangsumsiedlung wurden die betroffenen Areale, beispielsweise im chinesischen Jangtse-Tal, geräumt. Die immensen Auswirkungen auf Mensch und Natur standen den erklärten Vorteilen der Bauprojekte gegenüber, beispielsweise der benötigten Stromerzeugung oder der Verhinderung von Überschwemmungen am Unterlauf der Ströme.

In Deutschland wurden vor über hundert Jahren die ersten großen Wasserkraftwerke gebaut. Neue Standorte sind heute nicht mehr verfügbar. Allerdings ist es nach wie vor möglich, kleine Wasserkraftwerke mit einer Leistung bis etwa 100 MW zu bauen. Deren Bau ist in Deutschland streng geregelt. Denn natürliche Wasserläufe, die wichtige Biotope darstellen, sind in Deutschland geschützt. Viele Fluss- und Bachläufe wurden jedoch in den letzten zwei Jahrhunderten im Zuge der Industrialisierung ohnehin verändert. An diesen Gewässern können Wasserkraftanlagen errichtet werden. 

Bei der Nutzung der Wasserkraft müssen die Vorteile, wie die CO₂ -Neutralität, gegen die Nachteile abgewogen werden. Vor jedem Neu- oder Umbau wird deshalb die Umweltverträglichkeit des Kraftwerks im Einzelfall geprüft. Nach § 25a und § 25b Wasserhaushaltsgesetz (WHG) dürfen keine nachteiligen Veränderungen an einem Gewässer vorgenommen werden. Beim Bau eines Wasserkraftwerks verlangen Umweltämter verschiedene Investitionen, die das Kraftwerk ökologisch verträglich machen.

Oft gelingt es im Rahmen der Genehmigungsverfahren für viele Problembereiche vertretbare Kompromisse zwischen Wasserkraft und Naturschutz zu finden. Durch Fischauf- und -abstiegsanlagen, verbindliche Mindestwassermengen, Geschiebemanagement und weitere Maßnahmen kann die Ökobilanz so verbessert werden.

In einer gesamtökologischen Betrachtung schneiden die Modernisierung bestehender Anlagen und die Reaktivierung bereits vorhandener Wehranlagen und Zuflusskanäle, z. B. an alten Mühlenstandorten, besonders gut ab. Eine teilweise Renaturierung des Gewässers im Zuge des Baus eines Wasserkraftwerkes kann die ökologische Situation eines Gewässers für verschiedene Tierarten mitunter sogar verbessern.