水利水电枢纽的大坝建成、水库蓄水后，大坝上游水库内的水位与大坝下游的水位，就形成了一定的水位差，专业术语称其为“水头”。具有一定水头和水量的水流，通过压力钢管冲动水轮机，和水轮机连在一根主轴上的发电机也就跟着转动起来，即发出了强大的电力。也就是说，水库内水的位能转变成水轮机的动能，水轮机的动能转变成发电机发出的电能。
三峡水库正常蓄水位175米时，大坝下游的最低水位为62米，则三峡水电站的最大水头为113米；汛期限制水位为145米时，大坝下游的最高水位为74米，则三峡水电站的最小水头为71米，一年内的加权平均水头为90.1米。三峡工程第11年第一批机组发电时的上游水位为135米，汛期大坝下游的最高水位为74米，则三峡水电站初期运行时的最小水头为61米。单机容量为70万千瓦的水轮发电机组，额定工况下每秒钟需要通过的水量为950立方米。具有上述水头和水量的水流，从底部高程为110米的水电站进水口，流入内径为12.3米的压力钢管，通过压力钢管再流入坝后式电站厂房的蜗壳，水流的巨大冲击力使水轮机以每分钟75转的速度转动起来，发电机也以同样的速度转动起来发电。
三峡水库是一个季节性水库，为了充分发挥工程的综合效益，必须兼顾防洪、发电、航运及排沙的要求。汛期以防洪和排沙为主，发电服从防洪和排沙，枯水期发电与航运应统筹兼顾。根据这一调度原则，每年汛期6～9月，水库水位一般维持在防洪限制水位145米（初期135米），水电站水头较低但来水量较大，发出的电力承担电力系统的基荷和腰荷；每年枯水期11月～次年4月底，水库水位一般维持在较高水位，水电站水头较高但来水量较少，由水库进行调节后，发出的电力主要承担电力系统的峰荷和腰荷，为满足葛洲坝工程下游航运的需要，还要承担140万千瓦的基荷。