Uma bacia hidrelétrica é um ponto de coleta de água, natural, no caso dos lagos, ou artificial se houver uma barreira interrompendo o curso d'água, como uma barragem. Sua forma e o tamanho são determinados pelas características geológicas da região, enquanto a ramificação da rede hidrográfica também depende das chuva, do solo, da vegetação e da atividade humana.

Uma barragem está frequentemente presente em uma bacia hidrelétrica artificial, pois, além de criar uma reserva de água, ela também tem o efeito positivo de aumentar a diferença de altura a ser explorada para a queda d'água. Dependendo da distância da usina, a água pode ser transportada diretamente através da tubulação ou conduzida inicialmente por meio de infraestruturas hidráulicas, como canais ou túneis.

Cada barragem está associada a infraestruturas hidráulicas para regular o nível da bacia hidrelétrica, como, por exemplo, a bacia de escoamento, um canal que tem a função de desvio hidráulico, permitindo drenar a água em casos de inundação além do limite máximo.

A função da bacia hidrelétrica é atuar como um reservatório de energia renovável futura, para liberar água de maneira controlada, de acordo com a necessidade. A criação de uma bacia também tem o efeito de decantação da água: no tempo gasto dentro da bacia, a maioria dos resíduos e impurezas presentes no fluxo são depositados no fundo, afastados da área de captação; em todo caso, a purificação final da água é garantida pelos sistemas de filtragem, permitindo que a usina hidrelétrica possa trabalhar com segurança.