En stempelpumpe er afhængig af den frem- og tilbagegående bevægelse af et stempel for periodisk at ændre pumpekammerets arbejdsvolumen og således opnå væskeindtag og -udledning. Den består af en pumpecylinder, stempel, indløbs- og udløbsventiler, indløbs- og udløbsrør, plejlstang og transmissionsanordning. Kraften driver stemplet til at bevæge sig frem og tilbage i pumpecylinderen. Når stemplet bevæger sig opad, åbner indløbsventilen, hvilket tillader vand at komme ind i pumpecylinderen, mens ventilen på stemplet lukker, hvilket får vandet i den øverste del af stemplet til at stige med det. Når stemplet bevæger sig nedad, lukker indløbsventilen, og ventilen på stemplet åbner, og tvinger samtidig vand fra pumpecylinderens nedre kammer ind i det øvre kammer og ind i udløbsrøret. Denne proces med indsugning og udstødning gentager sig og udleder kontinuerligt vand fra udløbsrøret. Stempelpumper er klassificeret som enkelt-virkende og dobbeltvirkende-; enkelt-, dobbelt- og multi-cylindret; vandret, lodret og skråtstillet; og motoriseret, manuel,-fodbetjent og{12}}dyredrevet. Strømningshastigheden af en stempelpumpe er Q=0.71–6000 m³/h, og afgangstrykket P2 Mindre end eller lig med 39,2 MPa, med P2 Mindre end eller lig med 24,5 MPa i de fleste tilfælde.
Strømningshastigheden af en stempelpumpe bestemmes af pumpens cylinderdiameter, stempelslag og antallet af stempelfrem- og tilbagegående bevægelser pr. minut. Hovedet afhænger af rørledningens egenskaber. For den samme stempelpumpe forbliver strømningshastigheden konstant, mens løftehøjden kan variere med rørledningens karakteristika. Det vil sige, at løftehøjden stiger, mens strømningshastigheden forbliver konstant, undtagen i højtryksområdet, hvor strømningshastigheden falder en smule.