Колеса Пельтона є поширеними турбінами для малих гідроелектростанцій, коли доступне джерело води має відносно високий гідравлічний напір при низьких швидкостях потоку, де колесо Пельтона є найефективнішим. Колеса Пельтона виготовляються всіх розмірів, від найменших мікрогідросистем до набагато більших, ніж потрібно для малих гідроелектростанцій потужністю 10 МВт.
З точки зору експлуатації, коли струмінь води потрапляє на контурні лопаті ковша, напрямок швидкості води змінюється, щоб повторювати контури ковша. Енергія імпульсу води створює крутний момент на систему ковша та колеса, обертаючи колесо; сам потік води робить «розворот» і виходить на зовнішніх сторонах ковша, сповільнившись до низької швидкості. У процесі імпульс струменя води передається колесу, а звідти – турбіні. Таким чином, енергія «імпульсу» виконує роботу на турбіні. Для максимальної потужності та ефективності система колеса та турбіни спроектована таким чином, що швидкість струменя води вдвічі перевищує швидкість обертових ковшів. Дуже малий відсоток початкової кінетичної енергії струменя води залишатиметься у воді, що призводить до спорожнення ковша з тією ж швидкістю, з якою воно наповнюється, і тим самим дозволяє потоку високого тиску продовжуватися безперебійно та без втрат енергії. Зазвичай два ковші встановлюються поруч на колесі, що дозволяє розділити струмінь води на два рівні потоки. Це врівноважує сили бічного навантаження на колесо та допомагає забезпечити плавну та ефективну передачу імпульсу струменя води до колеса турбіни.