水轮机的特性曲线用于表达水轮机不同工况下对水流的能量转换、空化等方面的水力性能、力特性及其他性能。这些特性是水轮机内部流动规律的外部表现，通常又被称为水轮机的外特性。目前主要通过模型试验，将各种水轮机的性能参数整理并绘制成不同形式的曲线，即获得水轮机的特性曲线图。可以利用水轮机特性曲线来分析水轮机的特性，从而在水电站设计中选择水轮机的基本参数，确定其合理的运行方式。

与水轮机特性有关的参数包括水轮机的一些几何参数与工作参数。表达其几何特征的参数有转轮直径 、活动导叶（或喷嘴）的开度 ，对于转桨式水轮机还有叶片转角 等。水轮机的基本工作参数包括水头 、流量 、转速 、效率 、出力 和吸出高度 等。水轮机的工作参数也常用单位参数的方式表示，例如，水轮机工况的参数也常用单位转速 、单位流量 、单位出力 和单位轴向水推力 等表示。

水轮机各参数间的相互关系比较复杂，为了明确某些参数之间的关系，有时需要把一些参数固定，而单独考虑某两个参数之间的关系，这种表示某两个参数之间关系的特性，是一元函数的关系，这种曲线称为水轮机的线型特性曲线。当需要综合考虑水轮机各参数之间的相互关系时，需把表示水轮机各种性能的曲线绘于同一图上，这种曲线称为水轮机的综合特性曲线。以单位参数 为纵、横坐标轴的特性曲线称为模型综合特性曲线。以工作参数 、 为纵、横坐标轴的特性曲线称为运转综合特性曲线。