ক্ষুদ্র জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য পেলটন হুইল একটি সাধারণ টারবাইন, বিশেষত যখন উপলব্ধ জল উৎসের প্রবাহের হার কম হলেও হাইড্রোলিক হেড তুলনামূলকভাবে বেশি থাকে, যেখানে পেলটন হুইল সবচেয়ে বেশি কার্যকর। ক্ষুদ্রতম মাইক্রো হাইড্রো সিস্টেম থেকে শুরু করে ছোট ১০ মেগাওয়াট ইউনিটের প্রয়োজনের চেয়েও অনেক বড় আকারের পেলটন হুইল তৈরি করা হয়।
কার্যপ্রণালীগতভাবে, যখন জলের ধারাটি বালতির বাঁকানো ব্লেডগুলিতে আঘাত করে, তখন জলের বেগের দিক বালতির বাঁক অনুসরণ করার জন্য পরিবর্তিত হয়। জলের ঘাত শক্তি বালতি ও চাকা ব্যবস্থার উপর টর্ক প্রয়োগ করে, যা চাকাটিকে ঘোরায়; জলের ধারাটি নিজে একটি "ইউ-টার্ন" নেয় এবং কম বেগে মন্দীভূত হয়ে বালতির বাইরের দিক দিয়ে বেরিয়ে যায়। এই প্রক্রিয়ায়, জলের ধারার ভরবেগ চাকায় এবং সেখান থেকে টারবাইনে স্থানান্তরিত হয়। এইভাবে, "ঘাত" শক্তি টারবাইনের উপর কাজ করে। সর্বোচ্চ শক্তি এবং দক্ষতার জন্য, চাকা ও টারবাইন ব্যবস্থাটি এমনভাবে ডিজাইন করা হয় যাতে জলের ধারার বেগ ঘূর্ণায়মান বালতিগুলির বেগের দ্বিগুণ হয়। জলের ধারার মূল গতিশক্তির একটি খুব ছোট শতাংশ জলে থেকে যায়, যার ফলে বালতিটি যে হারে ভরে, সেই হারেই খালি হয় এবং এর ফলে উচ্চ-চাপের প্রবাহ নিরবচ্ছিন্নভাবে এবং শক্তির অপচয় ছাড়াই চলতে থাকে। সাধারণত চাকার উপর পাশাপাশি দুটি বালতি বসানো থাকে, যা জলের ধারাকে দুটি সমান স্রোতে বিভক্ত করার সুযোগ দেয়। এটি চাকার উপর পার্শ্বীয় চাপের ভারসাম্য রক্ষা করে এবং টারবাইন চাকায় জলের তরল জেটের ভরবেগের মসৃণ ও কার্যকর স্থানান্তর নিশ্চিত করতে সাহায্য করে।