Le principe de fonctionnement est basé sur la force centrifuge. Ces pompes se composent d’une roue (ou plusieurs : on les nomme « les pompes centrifuges multicellulaires ») appelées encore « impulseur – turbine – impeller » qui tournent dans le liquide à pomper. Cette roue comporte des aubes, généralement radiales, qui entraînent le liquide dans leur rotation et lui communiquent une vitesse élevée.
Le fluide est chassé vers l’extérieur de la roue comme une pierre par la fronde de David, ou une voiture qui prend un virage à vive allure.

A la sortie de la roue, le liquide mis en vitesse, est recueilli dans un corps où sa vitesse est réduite grâce à une augmentation progressive de la section (volute, diffuseur, divergent). La vitesse que le liquide a acquise dans la roue se transforme ainsi en pression.
A la différence de la pompe volumétrique, la pompe centrifuge a un débit qui varie avec la pression qu’elle engendre. Par l’intermédiaire de cette pression qui, elle, dépend du circuit, le débit est lié au réseau sur lequel débite la pompe.