水力发电机组是实现水的位能转化为电能的能量转换装置，一般由水轮机、发电机、调速器、励磁系统、冷却系统和电站控制设备等组成。
（1）水轮机：常用的水轮机有冲击式和反击式两种。
（2）发电机：发电机大部分采用同步发电机，其转速较低，一般均在750r/min以下，有的只有几十转/分；由于转速低，故磁极数较多；结构尺寸和重量都较大；水力发电机组的安装形式有立式和卧式两种。
（3）调速和控制装置（包括调速器和油压装置）：调速器的作用是调节水轮机转速，以保证输出电能的频率符合供电要求，并实现机组操作（开机、停机、变速、增、减负荷）及安全经济运行。为此，调速器的性能应满足快速操作、反应灵敏、迅速稳定、运行、维修方便等要求，它还需要可靠的手动操作及事故停机装置。
（4）励磁系统：水力发电机一般为电磁式同步发电机，通过对直流励磁系统的控制可实现电能的调压、有功功率和无功功率的调节等控制，以提高输出电能的质量。
（5）冷却系统：小型水力发电机的冷却主要采用空气冷却，以通风系统向发电机定、转子以及铁心表面进行冷却。但随着单机容量的增长，定、转子的热负荷不断提高，为了在一定转速下提高发电机单位体积的输出功率，大容量水力发电机采用了定、转子绕组直接水冷的方式；或者定子绕组用水冷，而转子用强风冷却。
（6）电站控制设备：电站控制设备主要以微机为主，实现水力发电机的并网、调压、调频、功率因数的调节、保护和通信等功能。
（7）制动装置：额定容量超过一定值的水力发电机均设有制动装置，其作用是在发电机停机过程中，当转速降低到额定转速的30%～40%时，对转子实施连续制动，以避免推力轴承因低转速下油膜被破坏而烧损轴瓦。制动装置的另一作用是在安装、检修和起动前，用高压油顶起发电机的旋转部件。制动装置采用压缩空气进行制动。
