Peltonhjul er almindelige turbiner til små vandkraftværker, hvor den tilgængelige vandkilde har en relativt høj hydraulisk trykhøjde ved lave flowhastigheder, hvor Peltonhjulet er mest effektivt. Peltonhjul fremstilles i alle størrelser, fra de mindste mikro-vandkraftanlæg til meget større end de små 10 MW-enheder ville kræve.
Driftsmæssigt ændres vandhastighedens retning, når vandstrålen rammer de konturerede spandblade, for at følge spandens konturer. Vandimpulsenergi udøver et drejningsmoment på spand-og-hjul-systemet, hvilket drejer hjulet; selve vandstrømmen laver en "U-vending" og kommer ud på spandens yderside, hvor den decelererer til en lav hastighed. I processen overføres vandstrålens momentum til hjulet og derfra til en turbine. Således udfører "impuls"-energi et arbejde på turbinen. For maksimal effekt og effektivitet er hjul- og turbinesystemet designet således, at vandstrålens hastighed er dobbelt så høj som de roterende spandes hastighed. En meget lille procentdel af vandstrålens oprindelige kinetiske energi vil forblive i vandet, hvilket får spanden til at tømmes med samme hastighed, som den fyldes, og derved tillader højtryksindgangsstrømmen at fortsætte uafbrudt og uden spild af energi. Typisk er to spande monteret side om side på hjulet, hvilket tillader opdeling af vandstrålen i to lige store strømme. Dette afbalancerer sidebelastningskræfterne på hjulet og hjælper med at sikre en jævn og effektiv overførsel af momentum fra vandstrålen til turbinehjulet.