下圖是舊式水車的一種典型結構。
水車一般都是建在水流湍急的地方，利用上游的水流推動水車運動，水車運動過程中將低位的水提公升到高位，將水的動能轉化為勢能。
工作原理：以上圖為例，擋板起到了葉輪的作用，承受水的衝力（由水的動能（速度）提供），獲得的能量使水車旋轉起來。並克服水車轉動的摩擦阻力、以及被提公升的水對筒車的反力矩。
當水車轉過一定角度，原先浸在水裡的竹筒（也就是水鬥，已灌滿了水）將離開水面被提公升。此時，由於竹筒的筒口比筒底的位置高（這就是筒口要朝著筒車前進方向的原因），竹筒裡會存一些水。
當竹筒越過水車頂部（此時竹筒開始倒水）之後，筒口的位置相對於筒底開始降低，竹筒裡的水就會倒進水槽裡。水槽處於想要提公升到的高位位置，也可以通過調整水槽的位置，使水槽能夠接到更多的水。
從工作原理來看，水車如果旋轉太慢，或者提不起水，則需要採取如下措施：
（1）增大水對擋板的衝擊作用，要麼在筒車上裝一些木板或竹板，增大受力面積，使水車獲得更多的能量（動能）；要麼在水車安放位置認為製造乙個引水渠，使水流速度加快；
（2）將水車浸入水中更深一些，來獲得能量（這樣處理，由於竹筒出水時的位置與水車軸線之間的角度更大，筒口與筒底的高差也更大，能夠使竹筒記憶體下更多的水）；
（3）減小竹筒體積，否則，筒車從水中獲得的能量有限，不足以克服被提起的水對筒車的反力矩（或者說：勢能）。
水車的特點是本身的效率很低，但無需供給動力。
水車的設計主要是確定幾個要素：水車的直徑，水鬥的大小，擋板的大小，結構設計，強度設計，引水渠等構築物建設。
其中，水車的直徑是依賴於建造者對水提公升高度的要求而定，一般，水車直徑是水提公升目標高度的1.2~1.5倍，例如，誰要從0公尺的地方提公升到10的地方，那麼水車的直徑至少是12公尺，因為部分要侵入水中，水鬥倒水的位置也不會是最高點。
水鬥的大小要依賴於水的衝力大小，衝力越大，水鬥自然可以設計的大一些，從而提高提水的效率。
結構和強度設計取決於水車的規模，如果水車直徑過大，則自重很大，必然要對轉軸的強度要求更高。
引水渠則需要根據水車安裝地點的實際情況進行建設。
可見，通過計算可以確定的只是水鬥體積和擋板面積的乙個關係。
下面做乙個推算。
前提：假定水車半徑r，水鬥24個，體積為v，擋板24個，擋板面積為s，均勻分布，水流速度（v）1.5公尺/秒，水的密度（ρ）為1000千克/立方公尺。
則受力分析如下圖1。
根據其工作原理得：
擋板所受衝力產生的動力矩=提公升水的重力產生的阻力矩+水車轉動的摩擦力矩
即：∑f水×r=∑m水×g×r+f摩擦×r1）
其中f水=ρv2s/2，共有三個擋板侵入水中，因此∑f水=3ρv2s/2
力臂近似為r。
m水=ρv，由於水鬥被提公升以後，力臂並不等於r，而是等於rcosθ，
或rcos2θ、rcos3θ……
因此，∑m水×g×r=（ρv g+2ρv gcosθ+2ρv gcos2θ+2ρv gcos3θ+ρv gcos4θ+ρv gcos5θ）r（其中兩個在水面或水面以下，不考慮）
將∑f水和∑m水×g×r帶入式子（1），得到：
3ρv2s/2×r=（ρv g+2ρv gcosθ+2ρv gcos2θ+2ρv gcos3θ+ρv gcos4θ+ρv gcos5θ）×r+f摩擦×r2）
上式中，摩擦力矩於製造的情況相關，是個變數，且相對於水的衝力來說是個小量，在此忽略，可得：
3ρv2s/2×r＞（ρv g+2ρv gcosθ+2ρv gcos2θ+2ρv gcos3θ+ρv gcos4θ+ρv gcos5θ）×r
簡化後得到：
3v2s/2＞v g（1+2cosθ+2cos2θ+2cos3θ+cos4θ+cos53）
其中：v=1.5公尺/秒
g=10公尺/秒2
θ=15°
帶入式子（3），可得到：s/v＞20.26
也就是說，擋板面積值是水鬥體積值的20倍以上，才能讓水車成功運轉起來。
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