1200 m. prieš Kristų Mesopotamijoje molio lentelėje išspaustas vandens rato atvaizdas yra bene pirmasis šio išradimo liudijimas.
Pirmieji ratai buvo labai svarbūs žemdirbystei – jais vanduo buvo keliamas į aukštai įrengtas drėkinimo sistemas ir akvedukus. Daugelį šimtmečių šiuos vandens ratus pirmyn varė žmogaus raumenų jėga. Valstietis kojomis mindavo prie rato pritaisytus medinius stipinus, ratas sukosi, o prie jo krašto pritvirtinti kibirai nusileidę prisipildydavo vandens ir vėl kildavo į viršų.
Egipte 300 m. prieš Kristų šį darbą iš žmonių perėmė asilai ir jaučiai. Gyvuliai sukdavo ratus aplink ratą, o mediniai krumpliaračiai horizontalų jų judėjimą paversdavo vertikaliu vandens rato judėjimu. 230 m. prieš Kristų garsusis graikų matematikas ir mechanikas Archimedas išrado patobulintą vandens ratą – vadinamąjį Archimedo sraigtą. Jį sudarė sraigtinis velenas, įtaisytas nuožulniame vamzdyje. Jo galas būdavo panardintas į vandenį. Sukant veleną vanduo vamzdžiu kildavo į viršų.
Tuo pat metu Graikijoje jau sukosi vandens ratai, kuriems nebereikėjo jokios gyvos jėgos. Graikų išradėjas Filonas Bizantietis 200 m. prieš Kristų mini mentratį, varomą vien tekančio vandens – pirmąją energijos gamybos mašiną. Po gerų 180 metų romėnų architektas Vitruvijus veikale „Apie architektūrą“ aprašė mentratį, perėmusį iš žmogaus vieną sunkiausių darbų: vandens ratas suko girnas.
Seniausi vandens ratai buvo kaušiniai – rato apačia būdavo panardinama į tekantį vandenį. Tokio rato naudingumo koeficientas tebuvo 30 procentų. Ant vandens rato, veikiančio viršutinės vandens mūšos principu, vanduo tekėdavo iš viršaus. Toks ratas jau panaudodavo 70–90 proc. vandens energijos.
Lietuvoje vandens rato principu veikiantys malūnai istoriniuose šaltiniuose minimi nuo XIII amžiaus. 1387 m. vasario 17 d. Jogailos privilegijoje Vilniaus vyskupui dovanojamos žemės duodamos „su visais atskirais kaimais, ežerais, tvenkiniais, malūnais ir jų vandens srovėmis“. 1404 m. rugpjūčio 17 d. Vytauto laiške Vokiečių ordino didžiajam magistrui Konradui fon Jungingenui leidžiama tvenkti Nevėžio upę malūnui ir kitoms reikmėms.
Ilgainiui vandens ratų daugėjo – tai liudija ir įvestas malūnų mokestis. Tačiau vandens jėga plačiau naudota tik nuo XVI amžiaus – tada pradėtos įrenginėti tobulesnės užtvankos, vandens jėga buvo naudojama jau ne tik grūdams malti, bet ir lentoms pjauti, milui velti, vilnoms karšti, taip pat geležiai lydyti ir kalti. Beveik visi vandens malūnai Vilniuje buvo pastatyti prie Vilnios, todėl ir jos krantu nutiesta gatvė pavadinta Malūnų gatve.
1575 m. užtvenkus Apaščios ir Agluonos upes susidarė 400 ha ploto tvenkinys, dabar vadinamas Širvėnos ežeru, kuris saugojo Biržų pilį, o jo vanduo buvo naudojamas vandens ratams sukti. Nuo XIX a. antros pusės vandens malūnai buvo statomi ir valstiečių ūkiuose. 1903 m. prie Virvytės upės, Kairiškių dvaro popieriaus fabrike, įrengta pirmoji Lietuvoje hidroelektrinė – elektros generatorius, kurį suko vandens ratas. Iki mūsų dienų ji neišliko.
