Une pompe à piston repose sur le mouvement alternatif d'un piston pour modifier périodiquement le volume de travail de la chambre de la pompe, réalisant ainsi l'admission et l'évacuation du liquide. Il se compose d'un cylindre de pompe, d'un piston, de vannes d'entrée et de sortie, de tuyaux d'entrée et de sortie, d'une bielle et d'un dispositif de transmission. La puissance entraîne le piston à effectuer un mouvement de va-et-vient dans le cylindre de la pompe. Lorsque le piston monte, la soupape d'admission s'ouvre, permettant à l'eau de pénétrer dans le cylindre de la pompe, tandis que la soupape du piston se ferme, faisant monter avec elle l'eau dans la partie supérieure du piston. Lorsque le piston descend, la soupape d'admission se ferme et la soupape du piston s'ouvre, forçant simultanément l'eau de la chambre inférieure du cylindre de la pompe vers la chambre supérieure et dans le tuyau de sortie. Ce processus d'admission et d'échappement se répète, évacuant continuellement l'eau du tuyau de sortie. Les pompes à piston sont classées en simple-effet et double-effet ; simple-, double- et multi-cylindre ; horizontal, vertical et incliné ; et motorisés, manuels, -à commande au pied et à propulsion animale-. Le débit d'une pompe à piston est Q=0.71 – 6 000 m³/h et la pression de refoulement P2 inférieure ou égale à 39,2 MPa, avec P2 inférieure ou égale à 24,5 MPa dans la plupart des cas.
Le débit d'une pompe à piston est déterminé par le diamètre du cylindre de la pompe, la course du piston et le nombre de mouvements alternatifs du piston par minute. La hauteur dépend des caractéristiques du pipeline. Pour une même pompe à piston, le débit reste constant, tandis que la hauteur manométrique peut varier en fonction des caractéristiques de la canalisation. Autrement dit, la hauteur de charge augmente tandis que le débit reste constant, sauf dans la zone de haute -pression où le débit diminue légèrement.