Im Jahr 1879 wurde die Pelton-Turbine vom amerikanischen Ingenieur Lester Pelton konstruiert. Die Turbine nutzt als so genannte „Freistrahlturbine” die kinetische Energie des aufgestauten Wassers und zählt zu den Gleichdruckturbinen. Das Leistungsspektrum der Pelton-Turbine reicht von 200 bis 1.200 m Fallhöhe und kann eine Durchflussmenge von bis zu 20 m³/s verarbeiten. Der Wirkungsgrad der Pelton-Turbine kann bis zu 90 % erreichen. Das hauptsächliche Einsatzgebiet der Turbine sind Wasserkraftwerke mit hohen Fallhöhen und geringen Wassermengen sowie Speicherkraftwerke.
Der Aufbau dieses Turbinentyps sieht vor, dass das Triebwasser aus einer Druckleitung durch normalerweise 1 oder 2 Düsen mit verstellbaren Austrittsöffnungen als Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf das mit becherförmigen Schaufeln besetzte Laufrad trifft. Die höchste Düsenzahl einer Pelton-Turbine ist sechs. Vor dem Austritt aus der Düse hat das Wasser einen Druck von bis zu 200 bar, wobei im Strahl selbst normaler Atmosphärendruck herrscht. Bei z.B. einer Fallhöhe von 1.000 m erreicht der Wasserstrahl eine Geschwindigkeit von nahezu 500 km/h. Jede der bis zu 40 Schaufelblätter ist in zwei Halbschaufeln geteilt. In der Mitte der beiden Becher trifft der Wasserstrahl aus den Düsen tangential auf und übergibt seine kinetische Energie durch Impulsaustausch an das Laufrad. Die Becher leiten das Wasser in die entgegengesetzte Richtung um.
Die Zuteilung des Wassers auf die einzelnen Düsen erfolgt mit Hilfe einer Einlaufspirale, um die Düsen gleichmäßig zu beaufschlagen. Die Spirale ist im kleinen Maßstab nach dem gleichen Prinzip wie die Einlaufspirale der Kaplan- und Francis-Turbinen aufgebaut.
Ausgesprochen wichtig bei den Pelton-Turbinen ist es, das Triebwasser nahezu vollständig von Geschiebe und Schwebstoffen zu reinigen, da es aufgrund von feinen Quarzsanden und den hohen Geschwindigkeiten schnell zu erheblichen Schäden kommen kann.
