thumb|Vandmølle med overfaldshjul. Skovmøllen syd for Aarhus. thumb|thumbtime=4|Vandmølle i Dalarna. En vandmølle er en transducer, som omdanner energien i strømmende vand til mekanisk arbejde. Vandmøller, det vil sige vandkraft, var før dampmaskinen den væsentligste kilde til energi i den ældste industriproduktion. Vandet blev stemmet op og en vandmølle anlagt. Kendetegnende var, at vandkraften blev udnyttet på stedet ved brug af forskellige slags tandhjul og kamaksler af træ og eventuelt remtræk.
I områder med begrænset vandgennemstrømning blev møllernes aktivitet indstillet forår og sommer, for at vandet kunne anvendes til landbrugs- og græsningsformål. De blev kaldt græsmøller eller vintermøller.
Senere indså man, at vandmøllen kunne bruges i andre sammenhænge (fabrikker), og vandhjul blev installerede som trækkraft ved mange forskellige maskiner, fx til knusning af malm, slibesten, smedehamre og savemaskiner.
Vandmølletyper Vandmøller findes i to udgaver: - horisontalmøllen, hvor vandhjulet drejer vandret om en lodret akse også kaldet en skvatmølle. En lille decentral mølletype, som i Danmark blev forbudt i 1639 og 1683, og derefter kun kendes på Bornholm. - vertikalmøllen, hvor vandhjulet drejer lodret om en vandret akse. Bortset fra udnyttelsen af de naturlige vandstrømme, virker de to møller på forskellig måde: Ved størrelse, placering og teknisk indretning.
Horisontalmølle thumb|Principtegning for skvatmølle. Horisontalmøllen (også kaldet "skvatmølle") bestod af en lodret akse, for neden forsynet med en krans af skråtstillede skovle. Møllen virkede af den energi, som det faldende vand påførte skovlene og derved puffede dem og hjulet rundt i vandret retning. Denne mølle kunne klare sig med selv små vandmængder, når blot de havde den fornødne bevægelsesenergi. Hverken kravene til mængde eller fald var store, hvorfor sådanne møller kunne placeres selv ved kilder. Horisontalmøllen synes fra begyndelsen at have været udnyttet alene til kornformaling, idet møllekværnen placeredes over møllehjulet. Den nedre kværnsten sad fastspændt og rørte sig ikke, den øvre kværnsten var derimod fæstnet til den roterende akse og drejede rundt sammen med den. Hele arrangementet måtte i sagens natur bygges hen over den vandstrøm, der forsynede møllen med energiBöcher, s. 11-14.
Vertikalmøller thumb|Princippet ved et vandhjul (her: overfaldshjul). thumb|left|Overfaldsmølle, anvendt siden 1. århundrede f.Kr. thumb|left|Underfaldsmølle (eller strømmølle), anvendt siden 1. århundrede f.Kr. thumb|left|Brystfaldsmølle, anvendt siden 3. århundrede. thumb|Vandmølle med ledeskovle. Vertikalmøllen var mere sammensat i sin opbygning, idet den måtte forsynes med et mere sammensat system af hjul og akser. Vertikalmøllen virkede oprindelig ligeledes ved vandstrålens tryk på blade, men disse udvikledes med tiden til skovle. Møllen virkede således i kraft af vandets vægtfylde og tyngdekraften, idet den var forsynet med vandskovle, som opsamlede vandet. Vand skulle påføres et stykke oppe i hjulet og derefter tvinge hjulet til at dreje i kraft af af den påførte vægt i de fyldte vandskovle for derefter i omtrent laveste stilling atter at lade skovlene afgive vandet. Et egnet arrangement findes kun få steder i naturen og denne mølletype blev derfor ofte ledsaget af vandopstemning i en møllesø (eventuelt stigbord) og en højtliggende vandkanal eller rende, der kunne sikre vandets påførsel på møllehjulets skovle så højt som muligt. Man skelner efter denne påførselshøjde mellem henholdsvis overfaldshjul, brystfaldshjul og underfaldshjul. Kravene til vandmængderne var væsentligt større end ved skvatmøllen, en vejledende vandmængde var omkring ¾ m3/sek. for et enkelt overfaldshjul. Kunne der præsteres mere, kunne der også være flere møllehjul. Virkningsgraden af et overfaldshjul var 60-80%, af et underfaldshjul kun 20-30%Böcher, s. 14-21. Møllehjulet i vertikalmøllen var ofte ret stort, 2–3 m i diameter. Det kunne udformes på flere måder: fastgjort i midten og da ofte udformet med blade, med sidestøtter for bladene eller som egentlige skovle.
Vertikalmøller kan underinddeles efter deres beliggenhed i landskabet og dermed deres tekniske indretning.
En "dalsømølle" er en vandmølle beliggende i en ådal, idet der anlægges en dæmning tværs over ådalen, hvorved der skabes en kunstig møllesø, der både sikrer en opsamlet vandmængde til vandmøllens drift og en større faldhøjde for vandet. Vandet vil blive tilføjet næsten øverst på vandhjulet og vil i kraft af sin vægt bevirke, at vandhjulet drejer i den retning, vandet tynger. Når det når ned i nærheden af hjulets laveste punkt, vil vandet blive tømt ud. Hvis der ikke tilføjes samme vandmængde til den opstemte møllesø, som der bruges til møllens drift, vil vandstanden i møllesøen falde, og dermed også vandhjulets effekt.Jespersen, s. 10-11 Dalsømøller kan undertiden have flere vandhjul, hvis der i perioder er vand nok til det, ellers kan vandhjulene køre i dagtimerne eller kun med det ene i døgndrift, og i perioder med svag vandtilførsel må vandhjulet hvile om natten, mens vand stemmes op i møllesøen.Jespersen, s. 11
I nogle tilfælde opstemmes der dårligt nok en møllesø. Dette kan være tilfældet fx i en forholdsvis snæver dal med et ret stort, naturligt fald. I sådanne tilfælde tales om en å-sø.Böcher, s. 105
En "kildemølle" kan forekomme i områder, hvor grundvandsstanden ligger over dalens bund og begynder at pible frem højt oppe på dalsiden. I sådanne tilfælde kan vandet blive samlet i kanaler, der følger højdekurven indtil det sted, hvor der er vand nok og tilstrækkeligt fald til drift af en vandmølle. På dette sted bygges en vandrende ud vinkelret på højdekurverne og vil undertiden kunne drive endog store overfaldshjul. Det største overfaldshjul, der kendes af denne type i Danmark, Hesle mølle, havde en diameter på 9,60 m.
Parallelløb anvendes i områder med store nedbørsmængder. Hvor vandmængden overskrider behovet for møllens drift, ledes det overskydende vand uden om møllen gennem et friløb, der kan være det oprindelige åløb. Vandstrømmen gennem friløbet reguleres ved hjælp af et stigbord ved den øverste deling.Böcher, s. 106
En "underfaldsmølle" eller "strømmølle" er en vandmølle, hvor vandstrømmen kun skubber hjulskovlene. Udnyttelsesgraden af vandkraften er kun 20-30%. Strømhjul anvendes kun, hvis opstemning af vand er umulig, det vil sige i fladt terræn.Böcher, s. 16 Underfaldshjul anvendes i Danmark altid, hvis faldet er under 1,5 m.Böcher, s. 96
En "overfaldsmølle" er en vandmølle, hvor vandet ledes i en vandrende ind over hjulet til lidt forbi dets højeste punkt og her falder ned på skovlene, der fyldes med vandet. Kombinationen af presset fra vandstrålen og tyngden af vandet i skovlene får hjulet til at dreje ca. 120 grader (det vil sige en tredjedel af en fuld rundtur), hvorefter det falder ud. Udnyttelsesgraden af vandkraften er 60-80%. Man regner med ¾ m³/sek.Böcher, s. 20-21 Overfaldshjul anvendes altid, hvis faldet er over 3 m.
En "brystfaldsmølle" er en vandmølle, hvor vandet falder over hjulets akse, mens en "rygfaldsmølle" er en vandmølle, hvor vandet falder under hjulets akse. Virkningsgraden forøges, hvis der anvendes såkaldte ledeskovle (også kaldet kulissetilløb). Brystfaldshjul med ledeskovle kan opnå en udnyttelsesgrad på 65-70%, mens rygfaldshjul med ledeskovle kan opnå en udnyttelsesgrad på 80%.Böcher, s. 21
Både for overfaldsmøller og for brystfaldsmøller gælder, at vandtilførslen sker gennem en vandrende. Hvis vandmængden er relativt stor men faldet relativt lille, kun omkring 2 m, kan vandrende og møllehjul gøres bredere, hvorved møllehjulet kan blive næsten lige så bredt som det er højt. I så tilfælde tales om et tromlehjul.Böcher, s. 109
Vandmølletype og landskab En undersøgelse af mølletyper og landskabsforhold viser følgende sammenhænge: Böcher, s. 110 Type Landskabelige forhold Landskabstype Sted i Danmark Overfaldsmølle med møllesø Lille vandløb, stort fald Morænelandskab eller bakkeøskrænt Øerne, ØstjyllandOverfaldsmølle med lang rende Lille vandløb, lille fald Bakkeø VestjyllandUnderfaldsmølle med å-sø eller parallelløb Stort vandløb, lille fald Hedeslette VestjyllandBrystfaldsmølle med å-sø eller parallelløb Stort vandløb, stort fald Hedeslette Vestjylland
Historie thumb|Romersk mølle ved Chemtou i Tunesien. Vandstrømmen får det vandrette hjul i renden til at dreje som en turbine, den ældst kendte af sin art. ; ; Vandhjulenes oprindelse fortaber sig i det ukendte. Sandsynligvis er opfindelsen gjort flere steder, dels i det østlige Middelhav, dels i SydøstasienBöcher, s. 9. Den ældste kendte er Perachora i Grækenland, der dateres til ca. 300 f.Kr.The Perachora Waterworks: Addenda, R. A. Tomlinson, The Annual of the British School at Athens, Vol. 71, (1976), s. 147-148 I et græsk epigram af digteren Antipater fra Thessaloniki fra omkring 85 f.Kr. siges til slavinderne, der har arbejdet med mølleri, at de kan holde op med det, for Demeter har befalet nymferne at overtage arbejdet.Böcher, s. 10
Den græske geograf Strabo skriver som en af de første om en vandmølle i forbindelse med kongen af Pontos' palads.Jean Gimbel, The medieval machine. The industrial revolution of the middle ages, Barnes & Noble, 2003. Der var ingen gear i de tidligste møller, men romerske ingeniører byggede vandmøller med gearing, og den romerske arkitekt og ingeniør Vitruvius beskriver disse typer.Lebech-Sørensen, Anne Marie (2009): Vindmøller og vandmøller i Danmark, bd. 4,s. 9-10
Vandmøllerne bredte sig fra Romerriget til det øvrige Europa i den tidlige middelalder, og især munkene var med til at udbrede kendskabet til denne teknologi, der kom til Norden i 1100–tallet. I Sverige anlagde man en vandmølle ved Örebro i perioden 1182-1202. Cistercienserklostret på Hovedøya ved Oslo fik i 1209 af pave Innocens 3. en bekræftelse på klosterets gårde, møller og fiskerier.https://www.duo.uio.no/bitstream/handle/10852/23783/Bowitzx.pdf?sequence=1
Vikingetid De ældste spor efter vandmøller i Danmark er et padleblad fra Omgård dateret til år 917 og stangen til et padleblad dateret allerede til år 790.Eriksen og Egeberg, s. 17 Desuden har man fundet resterne af et mølletrug, som møllehjulet havde drejet i, ved Ljørring nær Aulum (omtrent midt mellem Herning og Holstebro), der var fastgjort til engbunden med tilspidsede pæle der er dateret til år 960 og år 920.Eriksen og Egeberg, s. 18 Endelig har man ved Munkehaver, en eng nordvest for Nørre Vosborg fundet en tværplanke, der på grund af sin form formodes at stamme fra en vandmølle, og som dateres til år 665. Møllerne i Omgård og Ljørring formodes at have været strømhjulsmøller, hvor padleblade har været monteret på møllehjulet og stak direkte ned i et mølletrug eller en vandrende, som vandet strømmede igennem og pressede møllehjulet rundt.Eriksen og Egeberg, s. 19
Middelalderen (1050-1536) thumb|300px|1100-tals vandmølle i Braine-le-Château, Belgien. thumb|right|200px|Vandmølle i Jahodná, Slovakiet.