تستخدم الطواحين المائية طاقة الماء لطحن الحبوب وتنقسم إلى فئتين.
الأولى هي عبارة عن نماذج مزودة بدولاب عامودي، وكانت منتشرة في العالم القديم منذ فيتروف (القرن الأول قبل الميلاد). وأيضا في سورية كحماة وأنطاكيا على نهر العاصي، وفي شبه الجزيرة الأيبيرية، إلا أنه يجب التذكير بأن هذه الطواحين كانت تستخدم فقط لنقل المياه وليس بهدف إنتاج طاقة قادرة على تشغيل آلات.
من ضمن هذه الفئة، نذكر الناعورة والتي هي عبارة عن دولاب ذو شفرات مزودة بصناديق ومفاصل، تنغمس في الماء الجاري ثم ترتفع حاملة الماء إلى أعلى الدولاب حيث تصب في قنطرة. ويوجد أيضا نوعا آخرا من الآلات الرافعة (الساقية) التي تعتمد على طاقة الحيوان (إنظر الساقية المبنية في قصير عمرة).
أما النوع الثاني من الطواحين المائية فهو مجهز بدولاب أفقي وينقسم إلى نوعين بحسب الطريقة التي تنقل فيها المياه والإنشاءات العلوية التابعة له.
1) الطواحين التي تستخدم الطاقة المائية بواسطة شفرات أفقية ولها في أطرافها مصبات أفقية مثلا وينتج عنها حركة دائرية بطيئة.
2) الطواحين ذات الدولاب الأفقي والتي تستخدم برجا للدفع العلوي. تتألف من عجلة أفقية متصلة بذراع أفقي يستقبل حجر الرحى، وتوجه المياه التي تسقط بسرعة من أعلى البرج نحو المحرك. والبقايا الأثرية المعروفة للطواحين المائية في الأردن هي من النوع الأفقي وتنتشر على طول الأنهار التي تصب في نهر الأردن ووادي عربة، مثل وادي حسبان ووادي العرب ووادي ابن حماد ووادي كفرنجة.
إن بساطة الفكرة العامة للطاحونة جعلت تنفيذها غير مكلف وسهل الصيانة، في هذا النوع من الطواحين كان حجر الرحى من البازلت الصامد هو أغلى قطعة في الطاحونة، ويكفي بتيار ماء سريع لتشغيلها، مما يفسر انتشارها على ضفاف الأنهار.
ومن أجل تأمين الماء بشكل مستمر، بنيت قنوات لتوجيه الماء من أعلى المجرى ليصب في برج الطاحونة. ونجد أحيانا قنطرة مبنية على أقواس من الحجر وتستخدم لنقل الماء بين ضفتي النهر.
تعرف هذه التقنية منذ العهد الروماني. فنجد مثلا في فونت فياي في البروفنس بجنوب فرنسا، قنطرة تحرك أربع طواحين مائية بواسطة شلال واحد.
يصعب تحديد تاريخ تلك الإنشاءات لأنه تم إعادة بنائها في القرن التاسع عشر. إلا أننا نعرف أن مثل هذه الطواحين كانت موجودة في القرن السادس عشر لأنها كانت تخضع لنظام ضريبي. وفي الغالب، تم إنشاءها في عصر المماليك، ربما في القرن الخامس عشر. هذا التأريخ يتوافق مع تاريخ إنتاج السكر في وادي الأردن، حيث استعملت تقنية مشابهة بهدف سحق القصب واستخراج السكر. ويذكر المقدسي، جغرافي القرن العاشر، تاريخا أقدم ؛ حيث يصف عمان على أنها "تقدم العديد من المجاري المائية المستخدمة في تشغيل الطواحين"
وفي قرطبة كان يستخدم نفس النظام على الوادي الكبير، في عهد الخلافة الأموية.
هذه التقنية المتوارثة بلا شك عن الرومان والتي تم تطويرها على يد العرب، تركت آثارا في المصطلح الإسباني من أصل عربي وخصوصا في مجال تقنيات الري. هكذا نجد في اللغة الإسبانية الطاحونة والأسنة والساقية.
Gradiner, M. ; McQuitty, A., « A Water-Mill in the Wadi e Arab, North Jordan, and Water-Mill Development », in PEQ, 119/1, 1987, p. 24-32
Greene, J.A., « The Water Mills of the Ajlun-Kufranja Valley: The relationship of Technology, Society, Settlement «, in SHAJ, V, 1995, p. 757-765
Al-Hassan, A.Y. ; Hill, D. R., Islamic Technology: An Illustrated History, New-York/Cambridge/Paris : Cambridge University Press/UNESCO, 1986
Jones, R.E., et alii, « The Tawahin As-Sukkar and Khirbet Ash-Shaykh ‘Isq project, Phase 1: The Surveys », in ADAJ, XLIV, 2000, p. 523-534
McQuitty, A., « Water-Mills in Jordan: Technology, Typology, Dating and Development », in SHAJ, V, 1995, p. 745-751
Rogan, E. L., « Reconstructing Water-Mills in Late Ottoman Transjordan », in SHAJ, V, 1995, p. 753-756