Dal bacino a monte l'acqua è inviata alla turbina mediante una condotta in pressione (forzata), al termine della quale è posto il sistema di distribuzione. Questo è costituito da uno o più ugelli (generalmente non più di sei). Il distributore ha il compito di accelerare l'acqua sino alla velocità di ingresso nella girante,convertendo l'energia potenziale, corrispondente al salto utile, in energia cinetica. Il getto che fuoriesce dal distributore colpisce la pala della girante nella mezzeria tangenzialmente al cerchio dei getti di diametro D. La pala devia la corrente e, a causa della variazione della quantità di moto, riceve una spinta che mantiene la girante in rotazione.

Le pale sono calettate su un disco solidale all'albero rotante che trasmette coppia e potenza ad un utilizzatore. L'ugello è fornito di una spina centrale detta ago Doble avente una forma affusolata.

 Tale geometria è ottimizzata per rendere minime le perdite per attrito fluidodinamico nel distributore ed ottenere un getto avente un profilo di velocità pressochè unidimensionale. In questo modo il getto, quasi totalmente privo di gradienti di velocità al suo interno, raggiunge la pala mantenendo un diametro, d (diametro del getto), praticamente costante, e la sua energia può essere sfruttata in maniera ottimale dalla girante. L’ugello è munito di un tegolo deviatore che è utilizzato per intercettare il getto quando bisogna interrompere velocemente l'erogazione di energia evitando l'insorgere del colpo d'ariete.

La pala di una turbina Pelton ha una forma tipica detta a doppio cucchiaio, nella mezzeria essa presenta un sottile spigolo che ha la funzione di ripartire il getto incidente tra i due cucchiai. Ciascuno dei due flussi in cui il getto è ripartito, guidato dalla pala, subisce una deviazione di (180°- b) dove l'angolo b e in genere circa pari a 15°. Tale angolo è diverso da zero affinché l'acqua si allontani dalla pala con una componente diretta secondo l'asse della girante in modo che essa non possa interferire con il dorso della pala successiva provocando un dannoso effetto frenante.

Profilo pala Pelton

Inoltre, ripartendo il getto in due parti uguali, si bilancia la variazione della quantità di moto nella direzione assiale e quindi la spinta assiale sulla ruota risulta nulla (essendo anche nulla la risultante delle forze di pressione poiché la macchina è ad azione). Nella parte inferiore la pala presenta uno scasso (zona tagliata) che ha due funzioni: 1) permettere al getto di lavorare più a lungo riducendo l'interferenza con la pala successiva; 2) minimizzare le perdite al momento dell'ingresso della pala nel getto (per questo motivo anche i bordi dello scasso devono essere taglienti).