Vandens ratas yra senovinis įtaisas, kuris naudoja tekančią ar krentantį vandenį energijai sukurti, naudodamas irklus, sumontuotus aplink ratą. Vandens jėga judina irklus, o iš to išplaukiantis rato sukimasis perduodamas mašinų per rato veleną.
Pirma nuoroda į vandens ratą datuojama maždaug 4000 p. Vitruvius, inžinieriui, mirusiam 14 m. CE, Romos laikais buvo įskaityta už vertikalaus vandens rato sukūrimą ir naudojimą. Ratai buvo naudojami pasėliams laistyti ir grūdams malti, taip pat tiekti geriamąjį vandenį į kaimus. Vėlesniais metais jie vairavo lentpjūves, siurblius, kaltinių dumples, tentinius plaktukus, plaktukus ir netgi varomos tekstilės gamyklos. Vandens ratas greičiausiai buvo pirmasis mechaninės energijos metodas, sukurtas pakeisti žmonių ir gyvūnų darbą.
Yra trys pagrindiniai vandens ratų tipai. Vienas iš jų yra horizontalus vandens ratas: Vanduo teka iš akveduko, o vandens judėjimas į priekį suka ratą. Kitas yra perlenktas vertikalus vandens ratas, kuriame vanduo teka iš akveduko, o vandens sunkis suka ratą. Galiausiai
apatinis vertikalus vandens ratas veikia statant upelį ir pasukamas natūraliu upės judesiu.Pirmieji vandens ratai buvo horizontalūs ir juos galima apibūdinti kaip akmenis, sumontuotus ant vertikalių velenų, kurių mentelės arba paduotos apatinės dalys panardintos į greitą srautą. Bet jau pirmame amžiuje horizontalus vandens ratas, kuris buvo siaubingai neefektyvus srovės galios perkėlimas į frezavimo mechanizmą buvo pakeistas vertikalus dizainas.
Vandens ratai dažniausiai buvo naudojami įvairių tipų malūnams varyti. Vandens rato ir malūno derinys vadinamas vandens malūnu. Ankstyvas horizontalus ratinis vandens malūnas, naudojamas Graikijoje grūdams malti, buvo vadinamas „skandinavų malūnu“. Sirijoje vandens malūnai buvo vadinami „norijais“. Jie buvo naudojami malūnams apdirbti, kad mediena būtų perdirbta audinys.
1839 m. Lorenzo Dow Adkinsas iš Perry miestelio Ohajo valstijoje gavo patentą kitai vandens rato naujovei - spiralinio kaušo vandens ratui.
Hidraulinė turbina yra modernus išradimas, paremtas tais pačiais principais kaip ir vandens ratas. Tai yra sukamasis variklis, naudojantis skysčio - tiek dujų, tiek skysčio - srautą, kad pasuktų veleną, kuriuo varoma mašina. Tekantis arba krentantis vanduo smogia ašmenims ar kaušams, pritvirtintiems aplink veleną. Tada velenas sukasi ir judesys varo elektros generatoriaus rotorių. Hidraulinės turbinos naudojamos hidroelektrinė galia stotys.