Принципът на работа на машините за водни кладенци се основава главно на принципа на лоста и атмосферното налягане. Бутало се задвижва ръчно, за да се движи възвратно-постъпателно в затворена тръба, а-еднопосочен клапан контролира посоката на водния поток, като използва разликата в налягането за извличане на подпочвените води.
Като вземем за пример обикновена ръчна помпа, основната й структура включва корпус на кладенец, бутало, ръкохватка (натискащ прът), изходяща тръба и два-пътни клапана (входящ клапан и изпускателен клапан). Работният процес е както следва:
Повдигане на дръжката: Буталото се движи нагоре, увеличавайки пространството вътре в корпуса на кладенеца и намалявайки въздушното налягане, създавайки зона с ниско-налягане. По това време долният входен клапан се отваря от налягането на водата в кладенеца и водата навлиза в корпуса на кладенеца от дъното.
Натискане на дръжката: Буталото се движи надолу, увеличавайки налягането вътре в корпуса на кладенеца, затваряйки входния клапан и предотвратявайки обратния поток. Едновременно с това водата вътре в корпуса се изстисква, отваря изпускателния клапан на буталото и влиза над буталото.
Повтаряща се операция: Чрез многократно натискане на дръжката нагоре и надолу, водата постепенно се издига към изходната тръба и накрая изтича.
