Vandhjulet er en gammel anordning, der bruger flydende eller faldende vand til at skabe strøm ved hjælp af padler, der er monteret omkring et hjul. Vandets kraft bevæger padlerne, og den deraf følgende drejning af hjulet overføres til maskineri via skaftet på hjulet.
Den første henvisning til et vandhjul stammer fra omkring 4000 fvt. Vitruvius, en ingeniør, der døde i 14 e.Kr., er blevet krediteret med at skabe og bruge et lodret vandhjul i romertiden. Hjulene blev brugt til kunstvanding og slibning af korn samt til at levere drikkevand til landsbyer. I senere år kørte de savværker, pumper, smedebælge, tilt-hammere og trip-hammere og endda drevet tekstilfabrikker. Vandhjulet var sandsynligvis den første metode til mekanisk energi, der blev udviklet til at erstatte mennesker og dyrs arbejde.
Der er tre hovedtyper af vandhjul. Den ene er vandret vandhjul: Vand strømmer fra en akvedukt, og vandets fremadrettede handling drejer hjulet. En anden er overskydende lodret vandhjul, hvor vand strømmer fra en akvedukt, og tyngdekraften i vandet drejer hjulet. Endelig
undershot lodret vandhjul fungerer ved at blive placeret i en strøm og vendt ved flodens naturlige bevægelse.De første vandhjul var vandrette og kan beskrives som slibesten monteret ovenpå lodrette aksler, hvis skovlede eller polstrede nedre ender dyppede ned i en hurtig strøm. Men allerede i det første århundrede var det vandrette vandhjul - der var frygtelig ineffektivt i overførsel af strømmen til fræsemekanismen — blev erstattet af vandhjul på lodret design.
Vandhjul blev ofte brugt til at drive forskellige typer møller. En kombination af vandhjul og mølle kaldes en vandmølle. En tidlig vandret hjul med vandret hjul, der blev brugt til slibning af korn i Grækenland, blev kaldt "Norse Mill". I Syrien blev vandmøller kaldet "noriahs." De blev brugt til køremøller til at forarbejde bomuld til klæde.
I 1839 modtog Lorenzo Dow Adkins fra Perry Township, Ohio, et patent på en ny innovation på vandhjulet, spiral-spand vandhjulet.
Den hydrauliske turbine er en moderne opfindelse baseret på de samme principper som vandhjulet. Det er en roterende motor, der bruger strømmen af væske - enten gas eller væske - til at dreje en aksel, der driver maskiner. Strømmende eller faldende vand rammer en række klinger eller spande, der er fastgjort omkring en skaft. Akslen roterer derefter, og bevægelsen driver rotoren i en elektrisk generator. Hydrauliske turbiner bruges i vandkraft stationer.