Het waterrad is een oud apparaat dat stromend of vallend water gebruikt om kracht te creëren door middel van peddels die om een wiel zijn gemonteerd. De kracht van het water beweegt de peddels en de daaruit voortvloeiende rotatie van het wiel wordt overgedragen machines via de as van het wiel.
De eerste verwijzing naar een waterrad dateert van rond 4000 v.Chr. Vitruvius, een ingenieur die stierf in 14 CE, is gecrediteerd voor het maken en gebruiken van een verticaal waterrad in de Romeinse tijd. De wielen werden gebruikt voor irrigatie van gewassen en maalkorrels, en om dorpen van drinkwater te voorzien. In latere jaren reden ze met zagerijen, pompen, smeedbalgen, kantelhamers en hamers, en zelfs aangedreven textielfabrieken. Het waterrad was waarschijnlijk de eerste methode van mechanische energie die werd ontwikkeld om het werk van mens en dier te vervangen.
Er zijn drie hoofdtypen waterwielen. Een daarvan is de horizontaal waterrad: Water stroomt uit een aquaduct en de voorwaartse beweging van het water doet het wiel draaien. Een andere is de
voorbijgeschoten verticaal waterrad, waarin water uit een aquaduct stroomt en de zwaartekracht van het water het wiel doet draaien. eindelijk, de onderschreden verticaal waterrad werkt door in een beek te worden geplaatst en gedraaid door de natuurlijke beweging van de rivier.De eerste waterwielen waren horizontaal en kunnen worden beschreven als slijpstenen die op verticale assen zijn gemonteerd en waarvan de onderzijde met schoepen of peddels in een snelle stroom is gedompeld. Maar al in de eerste eeuw, het horizontale waterrad - dat was vreselijk inefficiënt het overbrengen van de kracht van de stroom naar het freesmechanisme - werd vervangen door waterwielen van de verticaal ontwerp.
Waterwielen werden meestal gebruikt om verschillende soorten molens aan te drijven. Een combinatie van het waterrad en de molen wordt een watermolen genoemd. Een vroege watermolen met horizontale wielen die in Griekenland werd gebruikt voor het malen van graan, werd de "Noorse molen" genoemd. In Syrië werden watermolens 'noriahs' genoemd. Ze werden gebruikt voor het draaien van molens om katoen in te verwerken kleding.
In 1839 ontving Lorenzo Dow Adkins uit Perry Township, Ohio een patent voor een andere innovatie op het gebied van waterwielen, het waterrad met spiraalvormige emmer.
De hydraulische turbine is een moderne uitvinding gebaseerd op dezelfde principes als het waterrad. Het is een rotatiemotor die de vloeistofstroom gebruikt - gas of vloeistof - om een as te draaien die machines aandrijft. Stromend of vallend water treft een reeks messen of emmers die om een schacht zijn bevestigd. De as draait dan en de beweging drijft de rotor van een elektrische generator aan. Hydraulische turbines worden gebruikt in waterkracht stations.