水錘泵的工作原理主要基於水在流動中突然受阻時產生的巨大壓力，這種現象稱爲水錘效應或水擊現象。當水流在管道中以一定速度流動時，如果突然遇到阻礙（如閥門關閉），水流運動中斷，導致管道內壓力急劇增高。這種壓力遠高於正常壓力，可以達到數十倍甚至上百倍。水錘泵正是利用這種瞬時水錘壓力來實現提水。
具體來說，水錘泵由進水管、泵體、泄水閥、中心閥、壓力罐、出水管等部分組成。工作過程如下：水流從進水管流入，當水流衝力足夠大時，可以推動泄水閥迅速關閉。水流突然停止流動，動能轉換成壓力能，導致管內壓力升高。當壓力超過出水管壓力時，部分水會通過揚水管上升到一定高度。隨後，進水管中的壓力降低，泄水閥在重力作用下自動打開，恢復原狀。這個過程會持續循環，使得一部分水流被壓升到相當於5倍進水管落差的高度。
爲了保持水錘泵連續不斷地產生水錘作用，需要設計一箇自動閥件，如泄水閥和揚水閥，它們通常由單向止回閥構成。水錘泵的工作效率可以通過壓升水流量與向下流動的工作水流量之比（嗞）和壓升高度加上出水管中損失水頭與工作水落差之比（ε）來衡量。好的水錘泵效率可達86%。
水錘泵的工作原理不僅限於提水，它還可以用於其他需要利用水錘效應的場合，如水錘現象的研究和應用。例如，在日常生活中，當抽水機突然停電或傳動皮帶脫落時，或者當人們突然關閉自來水龍頭時，都會產生水錘現象，導致水管震動和發出聲響。這些現象都是因爲水流在管路中以一定速度流動時，突然停車或關閉閥門，導致壓力瞬時急劇變化。