Le secteur de l'hydroélectricité en France bénéficie d'un potentiel important grâce à la présence de massifs montagneux : Alpes, Pyrénées, Massif central. Ce potentiel est déjà exploité en très grande partie, avec un parc installé de en France métropolitaine fin 2024, mais il subsiste un potentiel non négligeable à exploiter en petite hydraulique.
La production hydroélectrique en France représentait 11,6 % de la production électrique totale en 2023 et 13,6 % en 2024.
La France était en 2024 le européen pour sa production hydroélectrique avec 11 % de la production européenne, derrière la Norvège, ex æquo avec la Turquie, devant la Suède ; au niveau mondial, elle figurait au avec 1,3 % du total mondial. En termes de puissance installée, elle était fin 2024 au européen avec 7,8 % du total européen, après la Norvège, la Turquie, l'Espagne et l'Italie, et au mondial avec 1,6 % du total mondial. Ses centrales de pompage-turbinage se classaient au européen avec 9,2 % du total européen.
thumb|upright|Barrage de Roselend, dans le Beaufortain. thumb|upright|Conduites forcées de la centrale d'Éget, Aragnouet, Hautes-Pyrénées, 2010.
Potentiel hydroélectrique Le potentiel brut hydroélectrique techniquement exploitable de la France est estimé par le Conseil mondial de l'énergie à , dont sont considérés comme économiquement exploitables. À la fin 2022, la France disposait de en exploitationBilan électrique 2022 : Production - vue d'ensemble, RTE, 16 février 2023., qui ont produit /an en moyenne sur la période 2008-2020Bilan électrique 2020 - Production d'électricité d'origine hydraulique, RTE, 3 mars 2021., soit 90 % du potentiel économiquement exploitable. La petite hydraulique (< ) totalise et produit environ . vignette|Barrage de Bimont. La Programmation pluriannuelle des investissements pour 2009-2020 fixe l'objectif d'accroître la production de et la puissance installée de par l'installation de petites unités et des augmentations de capacité d'installations existantes World Energy Resources 2013 - Hydro, page 5.22, Conseil mondial de l'énergie, 2013.. Le projet de Programmation pluriannuelle de l'énergie de 2019 propose des objectifs d’augmentation des capacités installées de d'ici 2028, qui devrait permettre une production supplémentaire de dont environ 60 % par l'optimisation d'aménagements existantsProjet PPE pour consultation, 102, ministère de la Transition écologique et solidaire, 25 janvier 2019..
Une évaluation plus précise du potentiel restant à exploiter a été effectuée dans le cadre de la « convention pour le développement d’une hydroélectricité durable » afin de confronter les différentes études de potentiel hydroélectrique existantes (études menées par les DREAL et l’UFE) et les avis des experts sur la liste des projets réalisables techniquement et la liste des tronçons exploitables. Cette étude, dite « étude de convergence », distingue deux catégories de potentiel hydroélectriqueRapport Connaissance du potentiel hydroélectrique français - Synthèse, ministère de l'Environnement, 14 novembre 2013. : potentiel technique de développement de nouveaux sites : , soit pour les régions ayant réalisé la convergence des études ; pour les autres régions, les études existantes, non encore expertisées, donnent un potentiel majorant d'environ et ; au total, le potentiel est estimé à et ; potentiel technique d’équipement de seuils existants (équipement de retenues qui existent pour d’autres usages tels que le maintien d’une cote touristique ou le prélèvement d’eau potable) : , soit pour les régions ayant réalisé la convergence ; avec les potentiels majorants des autres régions, on arrive à un total de et .
Les régions « avec convergence » ayant les plus gros potentiels pour les nouveaux sites sont : Rhône-Alpes : et ; Provence-Alpes-Côte d'Azur : et ; Midi-Pyrénées : et .
Histoire vignette|gauche|Entrée monumentale de l'Exposition internationale de la houille blanche en 1925. Aux alentours de l'an mil, les moulins à eau se développèrent en France, comme dans le reste de l'Europe. Guillaume le Conquérant en recensa plus de en Angleterre en 1086 (Domesday Book). Ils servaient non seulement à moudre le grain mais aussi à de nombreuses applications industrielles dans le textile ou la métallurgie. Au fur et à mesure que progressait ce que certains ont appelé la révolution industrielle du Moyen Âge, ruisseaux et rivières furent équipés, avec ou sans dérivation, de dizaines de milliers de moulins. Dès la fin du , le nombre de moulins est proche de en France. En effet en Île-de-France et jusque sur les bords de Loire sont estimés de manière sûre au . Du au , les besoins énergétiques de la sidérurgie au bois furent à l'origine de la réalisation de très nombreux lacs de forge de plusieurs dizaines d'hectares de superficie. Les turbines centrifuges françaises qui avaient révolutionné la production d'énergie mécanique à partir de 1830, et avaient été vendues dans le monde entier, sont remplacées dans la deuxième moitié du par la turbine centripète mise au point par l'Américain Francis en 1840 et la turbine Pelton conçue en 1880 pour les hautes chutesL’histoire des barrages, Comité Français des Barrages et Réservoirs (CFBR), juin 2013..
En 1869, l'ingénieur Aristide Bergès utilise l'énergie hydraulique sur une chute de deux cents mètres à Lancey pour faire tourner ses défibreurs, râpant le bois afin d'en faire de la pâte à papier. Lorsqu'il ajoute, en 1882, une unité de papeterie à sa râperie, Aristide Bergès met en place une conduite forcée de de dénivelée et adjoint une dynamo Gramme à ses turbines pour produire du courant électrique et éclairer son usine dans un premier temps. Il parle de « houille blanche » en 1878 à Grenoble, puis à la foire de Lyon en 1887 et lors de l'Exposition universelle de Paris de 1889Aristide Bergès, Maison Bergès, musée de la houille blanche..
Les premiers aménagements hydroélectriques se firent en combinant des barrages de prise de faible hauteur et des chutes plus ou moins importantes. Ce n’est que peu à peu qu’apparurent des ouvrages de 20 à de hauteur : La Bourboule (1896), Avignonet (1903), Rochebut (1909, hauteur , volume de la retenue ) sur le Cher qui est le premier réservoir de production d’électricité à des fins commerciales. La France n’a pu s’équiper tout de suite d’une industrie électrique puissante car cette industrie est très capitalistique ; elle a pris un retard sensible par rapport à l’Angleterre, l’Allemagne, la Suisse et les États-Unis, ce qui la conduisit à une politique de transfert de technologie par des filiales de sociétés étrangères, par achat de brevets ou de savoir-faireJean-Louis Bordes, Les barrages en France du à la fin du , Comité Français des Barrages et Réservoirs (CFBR), hiver 2010..
L'occupation des régions charbonnières françaises par l'ennemi pendant la Première Guerre mondiale met en évidence la nécessité d'une politique d'indépendance énergétique : pendant la guerre de 1914-1918, la puissance hydroélectrique installée progresse de 80 % passant de en 1914 à en 1919 ; cette prise de conscience débouche sur le vote de la loi sur l'eau du dont le texte commence par : .
En 1897, le banquier Georges Charpenay soutient la Société des forces Motrices et Usines de l'Arve, de Félix Viallet (industriel), pour la construction d'usines destinées à l'électrolyse, avec rapidement trois cents salariésJean et Henry Le Chatellier, « Conduites forcées : les innovations de l’entreprise Bouchayer-Viallet à Grenoble », sur encyclopedie-energie.org.. Le groupe emploie trois mille personnes, dix fois plus, en 1918. Son associé Aimé Bouchayer fonde en 1918 l’Association des Producteurs des Alpes Françaises (APAF) qui réunira jusqu’à sept cents industriels et son fils Auguste Bouchayer devient dans les , le meilleur hydraulicien de France grâce à ses travaux sur les nouveautés en conduite forcée. En 1916, les Établissements Bouchayer Viallet ont déjà construit plus de deux cents conduites mais seules quelques-unes dépassant une hauteur de chute de ; Auguste Bouchayer innove en utilisant les centrales thermiques en période creuse pour faire remonter l’eau du bassin aval des centrales hydroélectriques vers la réserve en amont. Grâce à des matériaux plus performants, la conduite forcée monte en puissance de débit. À partir de 1900, le fer rivé est remplacé par l’acier rivé puis, à partir de 1910, la soudure au gaz à l’eau remplace le rivetage jusqu’à ce qu’apparaisse dans les la soudure à l’arc électrique, pour utiliser des aciers plus performants.
Avant 1914, l’installation hydroélectrique la plus puissante était celle de l’Argentière sur la Durance avec (1909). Pendant l'entre-deux-guerres, des centrales de plus grande taille sont construites : Eguzon () dans l'Indre en 1926, Sarrans () dans l'Aveyron en 1932, Kembs () sur le Rhin en 1932, Sautet () sur le Drac en 1934, Marèges () sur la Dordogne en 1935. La mise en valeur du potentiel du Massif Central est motivée par son utilisation pour la traction électrique des chemins de fer ainsi que par l'alimentation de la région parisienne ; les Alpes ont été une zone pionnière de l’hydroélectricité à cause des besoins de l’électrochimie et de l’électrométallurgie ; les Pyrénées furent équipées pour les chemins de fer : barrage des Bouillouses pour la ligne du « Train Jaune », puis barrage d'Artouste pour les chemins de fer du Midi, et des industries électrochimiques.
Après la Seconde Guerre mondiale, suivie de la nationalisation du secteur électrique, l'hydroélectricité française connait son âge d'or : de 1945 à 1960, 120 grands barrages furent construits, dont 58 barrages voûtes ; 44 de ces derniers furent conçus par André Coyne. L'aménagement du Rhin, commencé avec Kembs en 1932, se poursuivit avec au total huit barrages et usines, terminés en 1970. La mise en valeur du Rhône a commencé avant guerre avec sept aménagements dont le barrage-usine de Jonage à Cusset () mis en service en 1905, qui était à l'époque une des centrales les plus puissantes du monde. La création en 1933 de la Compagnie nationale du Rhône lance l'aménagement systématique du Rhône depuis l'ouvrage de tête de Génissiat (), construit de 1936 à 1948, jusqu'à la mer, avec 19 barrages et usines associés à des écluses permettant la circulation de chalands à grand gabarit ; l'aménagement de Donzère-Mondragon (1947-1952, ) fut le plus grand chantier de terrassement de France. L'aménagement de la Durance, envisagé depuis le milieu du pour la protection contre les crues ainsi que pour l'irrigation et l'alimentation en eau potable, fut enfin justifié par l'énergie hydroélectrique : le était constituée la Société pour la Régularisation de la Durance, mais c'est seulement de 1955 à 1960 qu'est construit le barrage de Serre-Ponçon grâce à une technique de rideau d'injection mise au point progressivement à partir des années trente.
Les années 1970 voient la fin des grands aménagements ; la construction de centrales de pompage-turbinage dans les années 1970 et 1980 fait la transition avec la période du programme nucléaire.
Production hydroélectrique En 2024, la production des centrales hydroélectriques métropolitaines s’est établie à , soit une hausse de 28 % par rapport aux produits en 2023. Il s’agit du niveau le plus élevé depuis 2013 (), 2024 ayant été l’une des dix années les plus pluvieuses depuis 1959. La hausse a été plus importante pour les productions de centrales de type lac (+33 %) et éclusée (+36 %) que pour celles au fil de l’eau (+23 %). L’hydraulique a représenté 13,9 % de la production totale d’électricité en France en 2024..