水轮机的工作原理是将水流动的能量转换为旋转机械能的动力机械，是一种流体机械中的透平机械。现代水轮机主要应用于水电行业、冷却塔行业等等。用来驱动发电机发电。还可以将电力驱动改为水力驱动。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。
水轮机的种类有很多，按照工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机，二者的区别并不大，现代主要是应用于二个行业当中，一个是水电站，还有一个是冷却塔行业，因为水轮机是新型节能塔必不可缺的核心物品。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。
冲击式水轮机又分为两种，斜击式和切击式。斜击式水轮机的结构与切击式水轮机基本相同，只是射流方向有一个倾角，只用于小型水轮机组。
以前的冲击式水轮机由于动能损耗大，效率低，改造后的水轮机将水流的能量高效率的转变为高速射流的动能。经过理论分析，水斗结圆处的圆周速度为射流速度的一半时，效率最高。最高超过以前的效率91%。
反击式水轮机又分为四大类：混流式、轴流式、斜流式和贯流式。各个类型的水轮机应用不同，但是目前所有的水轮机基本都是应用于二个行业当中，一个是水力发电站，一个是冷却塔。
水轮机的基本组成部分有四大件：
1、泄水部件，泄水部件由泄水锥、尾水管组成，其作用是引导水流进入下游，尾水管同时还在转轮后形成真空，利用转轮出口到下游尾水之间的位能，恢复转轮出口处的部分动能损失，以提高效率。
2、工作部件，主要组成部件是转轮，其作用是直接将水流能量转化为旋转的机械能。
3、导水部件，由导叶及其操作机构、顶盖、底环组成，其作用是调节进入转轮的流量和形成转轮所需的环量。
4、引水部件，由引水室（蜗壳）、座环组成，它的作用是以较小的水力损失把水流均匀地、对称地引入导水部件，并在进入导叶前形成一定的环量。
