Ein Pumpspeicherkraftwerk ist eine Sonderform des Speicherkraftwerkes, bei dem das obere Staubecken keinen natürlichen Zufluss besitzt, sondern über Pumpen befüllt wird.
Dies geschieht in der Regel nachts, wenn ein "Überschuss" an elektrischer Energie vorhanden ist bzw. der Energiepreis geringer ist. Während Spitzenlastzeiten wird dann das Wasser vom Oberbecken zum Unterbecken abgelassen und elektrische Energie erzeugt.
Das Hauptmerkmal eines Pumpspeicherkraftwerks ist der reversible Anlagenbetrieb. Dabei sind eine Turbine, ein Motor-Generator und eine Pumpe auf einer Welle montiert und bilden eine Einheit, die zwei Betriebsarten hat. Bei Strombedarf arbeitet der Motor-Generator als Generator und erzeugt, angetrieben von der Turbine, Strom. Dabei fließt das Wasser vom Oberbecken in das Unterbecken und treibt die Turbine an. Herrscht ein Energieüberschuss arbeitet der Motor-Generator als Motor und treibt die Pumpe an, welche das Wasser wieder zurück in das Oberbecken pumpt.
Moderne Pumpspeicherkraftwerke werden heutzutage mit sogenannten Pumpturbinen ausgerüstet, die Pumpe und Turbine ersetzen. Dabei handelt es sich um eine Strömungsmaschine, die in beide Richtungen durchströmt werden kann und je nach Drehrichtung als Pumpe oder Turbine arbeitet.
Pumpspeicherkraftwerke können ebenso wie normale Speicherkraftwerke sehr schnell hochgefahren werden und somit Bedarfsspitzen abfangen.