Prinsip kerja mesin sumur air terutama didasarkan pada prinsip tuas dan tekanan atmosfer. Piston digerakkan secara manual untuk melakukan gerakan bolak-balik di dalam pipa tertutup, dan katup satu arah mengontrol arah aliran air, memanfaatkan perbedaan tekanan untuk mengambil air tanah.
Dengan mengambil contoh sumur pompa tangan biasa, struktur intinya mencakup selubung sumur, piston, pegangan (batang penekan), pipa saluran keluar, dan dua katup{0}}satu arah (katup masuk dan katup keluar). Proses kerjanya adalah sebagai berikut:
Mengangkat pegangan: Piston bergerak ke atas, menambah ruang di dalam selubung sumur dan menurunkan tekanan udara, sehingga menciptakan-zona tekanan rendah. Pada saat ini, katup saluran masuk bawah dibuka oleh tekanan air yang turun ke dalam sumur, dan air masuk ke dalam selubung sumur dari bawah.
Menekan pegangan: Piston bergerak ke bawah, meningkatkan tekanan di dalam selubung sumur, menutup katup masuk, dan mencegah aliran balik. Bersamaan dengan itu, air yang berada di dalam casing terjepit sehingga membuka katup keluar pada piston dan masuk ke atas piston.
Pengoperasian berulang: Dengan berulang kali menekan pegangan ke atas dan ke bawah, air secara bertahap diangkat ke pipa saluran keluar dan akhirnya mengalir keluar.
