Pod koniec XVIII wieku John Smeaton dokonał opisu fizyki kół wodnych, co przyczyniło się do znacznej poprawy ich wydajnościMusson; Robinson (1969). Science and Technology in the Industrial Revolution. University of Toronto Press. s. 69.Thomson, Ross (2009). Structures of Change in the Mechanical Age: Technological Invention in the United States 1790-1865. Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press. s. 34.  .. Koła wodne ostatecznie zostały wyparte przez mniejsze i bardziej efektywne turbiny – wynalazek Benoît Fourneyrona, które były w stanie wytrzymać wyższy napór hydrauliczny niż koła wodne o konwencjonalnym rozmiarze.

Głównym czynnikiem ograniczającym możliwość konstrukcji koła wodnego jest dostępność płynącej wody lub możliwości budowy kanału lub zapory spiętrzających wodę. Współczesne elektrownie wodne korzystają z napędu wykorzystującego przepływ grawitacyjny wody, analogicznie do koła wodnego.