Peltonhjul er vanlige turbiner for små vannkraftanlegg, der den tilgjengelige vannkilden har relativt høyt hydraulisk fallhøyde ved lave strømningshastigheter, og der er Peltonhjulet mest effektivt. Peltonhjul lages i alle størrelser, fra de minste mikro-vannkraftsystemene til mye større enn de små 10 MW-enhetene ville kreve.
Driftsmessig, når vannstrålen treffer de konturerte bøttebladene, endres retningen på vannhastigheten for å følge bøttas konturer. Vannimpulsenergi utøver dreiemoment på bøtte-og-hjul-systemet, og spinner hjulet; vannstrømmen gjør en "u-sving" og kommer ut på yttersiden av bøtta, bremset ned til lav hastighet. I prosessen overføres vannstrålens momentum til hjulet og derfra til en turbin. Dermed utfører "impuls"-energi arbeid på turbinen. For maksimal kraft og effektivitet er hjul- og turbinsystemet utformet slik at vannstrålehastigheten er dobbelt så høy som hastigheten til de roterende bøttene. En veldig liten prosentandel av vannstrålens opprinnelige kinetiske energi vil forbli i vannet, noe som fører til at bøtta tømmes med samme hastighet som den fylles, og dermed lar høytrykksinnstrømningen fortsette uavbrutt og uten sløsing med energi. Vanligvis er to bøtter montert side om side på hjulet, noe som tillater å dele vannstrålen i to like store strømmer. Dette balanserer sidebelastningskreftene på hjulet og bidrar til å sikre jevn og effektiv overføring av momentum fra vannstrålen til turbinhjulet.