主厂房的主机室布置随机组主轴为竖直和水平两种不同的装置方式，而分为立式机组主机室和卧式机组主机室两大类。

立式机组主机室

机组主轴为竖直装置。以装设水轮发电机的上机架所在楼板面为界，以上为上部结构，以下为下部结构。上部结构因厂房采用户内式、露天式、半露天式、地下式、半地下式等类型（见水电站厂房）而采用不同的结构形式。立式机组主机室共分为四层。

①发电机层：装设机组和调速器操作柜、油压装置、机旁盘、励磁盘等设备的场所。为了装卸机组及其他的辅助设备，其上部设置移动式起重设备（吊车）。 水电站主厂房

②水轮机层：发电机层楼板以下与蜗壳顶部混凝土以上的空间。在机组部位有支承水轮发电机定子支座的发电机机墩（机座）。内腔称为定子坑或水轮机井。机墩上需要装设作用筒（接力器），预埋各种油、气、水系统管道和布置电缆、电线等。机墩的形式随机组容量不同而分为：块式机墩（矮机墩），它的刚度和抗震性能都很好，但混凝土用量大；圆筒式机墩，它受力均匀，抗震、抗扭性能好，用钢量省；环梁立柱式机墩和刚架式(框架式)机墩，材料用量较省,便于安装检修,但抗震、抗扭性能较差,噪声较大,适用于中小容量的机组。水轮机层上下游侧常分别布置水力机械设备（油、 气、 供水、排水系统设备和管道等）和电气设备（母线、电缆、互感器及厂用电配电设备等），互不干扰，有时在这层还布置励磁盘和能抽出深处积水的深井水泵。当发电机层楼面与水轮机层地面高差超过6～8m时,可考虑在其间加设出线层，布置水轮发电机引出线、中性点接地装置、母线和互感器等设备。 水电站主厂房

③蜗壳层：反击式水轮机引水设备的形状象蜗牛外壳称为蜗壳。蜗壳及其周围的混凝土结构的块体和空间部分称为蜗壳层。当水头小于40m时,多采用梯形断面的钢筋混凝土蜗壳；当水头大于40m时,宜采用圆形断面的铸铁、铸钢或钢板焊接的金属蜗壳。大型水电站厂房的金属蜗壳常外包混凝土。中小型水电站厂房的金属蜗壳常将下半部埋入混凝土内，以增加水轮机层的净高并减少工程量。蜗壳进人孔道通常设在蜗壳进口处的钢管的顶面或侧面。 水电站主厂房

④尾水管层：反击式水轮机的泄水设备（称为尾水管或吸出管）的顶部与基础板之间的空间。尾水管有直锥形和弯肘形两种。前者用钢板焊接而成，部分埋入混凝土中，仅适用于小型反击式和贯流式水轮机；后者用钢筋混凝土浇筑，适用于大中型立轴反击式水轮机。当采用冲击式水轮机的高水头水电站厂房，就无需设尾水管而仅有尾水室。

卧式机组主机室

机组的主轴是水平装置的，又称为横轴机组主机室,分发电机层和尾水室层。

①发电机层：指装设机组的楼板以上的空间。上部结构同立式机组主机室，布置水轮发电机、励磁机、金属蜗壳、水轮机、飞轮、尾水管弯段、调速器、配电盘、开关柜和梁式电动或手动吊车等机电设备。机组在发电机层布置方式有三种：横向布置，机组轴线与厂房纵轴线垂直，适用于机组台数较多的情况；纵向布置，机组轴线与主厂房纵轴线平行，适用于地形狭长及机组台数在3台以下的情况;斜向布置，机组轴线与厂房纵轴线成斜交布置，因这种布置发电机层显得不整齐，已很少采用。 　②尾水室层：机组以下的空间，有机座、阀坑和尾水室。尾水室内装直锥管，发电后的尾水从直锥管泄出，经尾水渠流入下游河道或下一个梯级水电站的渠道。