Peltonräder sind übliche Turbinen für Kleinwasserkraft, wenn die verfügbare Wasserquelle bei niedrigen Durchflussraten eine relativ hohe Hydraulikhöhe aufweist, wobei das Peltonrad am effizientesten ist. Pelton-Räder werden in allen Größen hergestellt, von den kleinsten Micro-Hydro-Systemen bis zu viel größeren, als es die kleinen 10-MW-Einheiten erfordern würden.
Im Betrieb wird, wenn der Wasserstrahl auf die konturierten Schaufelblätter auftrifft, die Richtung der Wassergeschwindigkeit geändert, um den Konturen des Eimers zu folgen. Die Wasserimpulsenergie übt ein Drehmoment auf das Schaufel-Rad-System aus und dreht das Rad. Der Wasserstrom selbst macht eine "Kehrtwende" und tritt an den Außenseiten des Eimers aus, verlangsamt auf eine niedrige Geschwindigkeit. Dabei wird der Impuls des Wasserstrahls auf das Rad und von dort auf eine Turbine übertragen. Somit wirkt "Impulsenergie" auf die Turbine. Für maximale Leistung und Effizienz ist das Rad- und Turbinensystem so ausgelegt, dass die Wasserstrahlgeschwindigkeit doppelt so hoch ist wie die Geschwindigkeit der rotierenden Schaufeln. Ein sehr kleiner Prozentsatz der ursprünglichen kinetischen Energie des Wasserstrahls verbleibt im Wasser, wodurch der Eimer mit der gleichen Geschwindigkeit entleert wird, mit der er gefüllt wird, und dadurch der Hochdruck-Eingangsfluss ununterbrochen und ohne Energieverschwendung fortgesetzt werden kann. Typischerweise sind zwei Eimer nebeneinander am Rad montiert, wodurch der Wasserstrahl in zwei gleiche Ströme aufgeteilt werden kann. Dies gleicht die Seitenlastkräfte auf das Rad aus und trägt dazu bei, eine reibungslose und effiziente Übertragung des Impulses des flüssigen Wasserstrahls auf das Turbinenrad sicherzustellen.