ГАЭС использует в своей работе либо комплекс генераторов и насосов, либо обратимые гидроэлектроагрегаты, которые способны работать как в режиме генераторов, так и в режиме насосов.
Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешевую электроэнергию и расходует ее на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим).
Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдает в энергосеть (генераторный режим).
В крупных энергосистемах большую долю могут составлять мощности тепловых (ТЭС) и атомных электростанций (АЭС), которые не могут быстро снижать выработку электроэнергии при ночном снижении энергопотребления или же делают это с большими потерями.
Этот факт приводит к установлению существенно большей коммерческой стоимости пиковой электроэнергии в энергосистеме, по сравнению со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой в ночной период.
В таких условиях использование ГАЭС экономически эффективно и повышает как эффективность использования других мощностей (в том числе и транспортных), так и надежность энергоснабжения.
Первые ГАЭС в начале 20го в. имели КПД не больше 40%, КПД современных ГАЭС составляет 70–75%.
Первые ГАЭС появились в конце 19го в.
Так, в 1882 г. в Швейцарии, в окрестностях г. Цюриха, была построена установка Леттен (Letten) с 2 насосами общей мощностью в 103 кВт.
Спустя 12 лет подобная установка заработала на одной из итальянских прядильных фабрик.
Если к началу 20го в. общее число ГАЭС в мире не превышало 4х, то уже к началу 1960-х гг. оно достигло 72, а к 2010 г. - 460.
