पेल्टन व्हील छोटे हाइड्रो-पावर के लिए आम टर्बाइन हैं, जब उपलब्ध जल स्रोत में कम प्रवाह दर पर अपेक्षाकृत उच्च हाइड्रोलिक हेड होता है, जहां पेल्टन व्हील सबसे अधिक कुशल होता है। पेल्टन व्हील सभी आकारों में बनाए जाते हैं, सबसे छोटे माइक्रो हाइड्रो सिस्टम से लेकर छोटे 10 मेगावाट इकाइयों की आवश्यकता से बहुत बड़े तक।
परिचालनात्मक रूप से, जैसे ही पानी का जेट समोच्च बाल्टी-ब्लेड पर टकराता है, पानी के वेग की दिशा बाल्टी के समोच्च का अनुसरण करने के लिए बदल जाती है। पानी की आवेग ऊर्जा बाल्टी-और-पहिया प्रणाली पर टॉर्क लगाती है, जिससे पहिया घूमता है; पानी की धारा स्वयं "यू-टर्न" लेती है और बाल्टी के बाहरी किनारों से बाहर निकलती है, कम वेग से धीमी हो जाती है। इस प्रक्रिया में, पानी के जेट की गति पहिए में और फिर टरबाइन में स्थानांतरित हो जाती है। इस प्रकार, "आवेग" ऊर्जा टरबाइन पर काम करती है। अधिकतम शक्ति और दक्षता के लिए, पहिया और टरबाइन प्रणाली को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि पानी के जेट का वेग घूमती हुई बाल्टियों के वेग से दोगुना हो। पानी के जेट की मूल गतिज ऊर्जा का एक बहुत छोटा प्रतिशत पानी में रहेगा, जिससे बाल्टी उसी दर से खाली हो जाती है जिस दर से वह भरी जाती है, और इस तरह उच्च दबाव इनपुट प्रवाह को बिना किसी रुकावट और ऊर्जा की बर्बादी के जारी रखने की अनुमति मिलती है। आम तौर पर दो बाल्टियाँ पहिए पर एक-दूसरे के बगल में लगी होती हैं, जो पानी के जेट को दो बराबर धाराओं में विभाजित करने की अनुमति देती हैं। इससे पहिये पर पार्श्व-भार बलों का संतुलन बना रहता है और पानी के तरल जेट के संवेग को टरबाइन पहिये तक सुचारू, कुशल तरीके से स्थानांतरित करने में मदद मिलती है।