不管是立式结构多级泵还是卧式多级泵，基本工作原理都是基于离心泵的，只不过多级泵经过导叶和叶轮进行压力叠加可以使扬程更高。
离心泵的工作原理：在启动泵前，首先泵体及吸入管路内必须充满液体，启动后叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的液体一道旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘(流速可增大至15～25m/s)，动能也随之增加。当液体进入泵壳后，由于蜗壳形泵壳中的流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压强沿排出口流出，这就是离心泵增压原理和过程。
离心泵吸水原理：叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，而液面处的压强Pa比叶轮中心处要高，因此，吸入管路的液体在压差作用下进入泵内。叶轮不停旋转，液体也连续不断的被吸入和压出。
多级离心泵压力叠加原理：多级离心泵是含有多个叶轮和导水段组成的离心泵，工作时多个叶轮同时旋转，一级叶轮将水增加一个初速度被甩出去沿着导水段的流道流入到二级叶轮被再次增压，如此往复循环被流入到最高级叶轮加速后，液体的流速极高，从而具有较大的压力。