水车的工作原理主要是依靠水力来实现运转。
水车由车轴、辐条、刮板、水斗等部分构成。其运转的关键在于利用水流的运动惯性。当水流经过时，类似叶轮的竹筒承受水的冲击，水的动能由此转化为机械能，带动水车旋转。在这个过程中，要克服水车的摩擦阻力以及被提升的水对水车产生的反作用力矩。
刮板负责刮水，水斗用来装水。随着水车的转动，当水斗装满水并转到一定角度离开水面被抬起时，由于竹筒口高于筒底，水能够被存储在水斗中。
水车一般建在水流湍急之处，这样能获得更充足的动力。水车的车轴通常比较长，比如有长 5 米、口径 0.5 米的车轴，支撑着众多呈放射状向四周展开的木辐条，辐条顶端带着刮板和水斗，这样的设计可以让水车更高效地利用水力。
水车大约出现在东汉时期，是中国古代劳动人民的智慧结晶，是农耕文化的重要部分。它不仅体现了中华民族的创造力，还见证了中国农业文明的发展，为水利研究提供了珍贵实证。
水车有大有小，大的轮幅直径可达 20 米左右，提水高度可达 15 到 18 米，能灌溉农田六、七百亩；小的也能灌溉一、二百亩，具有省工、省力、省资金等优点，在古代是十分先进的灌溉工具。