Un moulin à eau est un lieu où un moteur hydraulique est utilisé comme principal mécanisme utilisant l'énergie hydraulique, transmise par une roue à aubes ou à augets, pour mouvoir divers outils (moulins à grains ou à huiles, scieries, ateliers métallurgiques…). Cette énergie est fournie par l'écoulement gravitaire de l'eau ; celle-ci fait tourner la roue, qui transmet son mouvement à divers mécanismes. Les systèmes les moins performants sont ceux qui sont mus par le courant d'une rivière (roues par-dessous), et qui sont tributaires de cette vitesse ; les systèmes les plus efficaces utilisent une chute, où l'eau est amenée par un canal ou une rigole, en provenance d'une prise sur un cours d'eau, ou une retenue (roues par-dessus). Plus rarement, on exploite la marée (cas des moulins à marée ou des usines marémotrices).
Il ne doit pas être confondu avec un moteur hydraulique hydrostatique qui utilise l'énergie d'un circuit d'huile sous pression pour fournir un mouvement.
Par métonymie, il est souvent appelé moulin, bien qu'en toute rigueur, cette appellation soit réservée aux mécanismes permettant de produire des farines et des huiles par la rotation d'une ou plusieurs meules (les mots moulin, meule, meulière, moudre, partagent la même étymologie, du latin mola, qui signifie meule), même si on parle aussi de moulin à foulon, de "mouliner" pour "tourner rapidement" ou de moulin pour les puits creusés dans les glaciers par la rotation de l'eau de fonte.
Les moteurs hydrauliques du passé ont pour héritiers actuels les sites de production d'hydro-électricité, qui utilisent des turbines hydrauliques.
