В поршневом насосе всасывание и нагнетание жидкости происходит при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре насоса. При движении поршня вправо в замкнутом пространстве между крышкой цилиндра и поршнем создаётся разрежение. Под действием разности давлений в приёмной ёмкости и цилиндре жидкость поднимается по всасывающему трубопроводу и поступает в цилиндр через открывающийся при этом всасывающий клапан. Нагнетательный клапан при ходе поршня вправо закрыт, т. к. на него действует сила давления жидкости, находящейся в нагнетательном трубопроводе. При ходе поршня влево в цилиндре возникает давление, под действием которого закрывается всасывающий клапан и открывается нагнетательный клапан. Жидкость через нагнетательный клапан поступает в напорный трубопровод и далее в напорную ёмкость. Таким образом, всасывание и нагнетание жидкости поршневым насосом происходит неравномерно: всасывание - при движении поршня слева направо, нагнетание – при обратном направлении движения поршня. Поршень насоса приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом, преобразующим вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение поршня.
По числу всасываний или нагнетаний, осуществляемых за один оборот кривошипа или за два хода поршня, поршневые насосы делятся на насосы простого и двойного действия. В зависимости от конструкции поршня различают собственно поршневые и плунжерные (скальчатые) насосы.
В поршневых насосах основным рабочим органом является поршень, снабжённый уплотнительными кольцами, пришлифованными к внутренней зеркальной поверхности цилиндра. Плунжер, или скалка, не имеет уплотнительных колец и отличается от поршня большим отношением длины к диаметру.
Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра, как поршневые, а неплотности легко устраняются подтягиванием или заменой набивки сальника без демонтажа насоса. В связи с тем, что для плунжерных насосов нет необходимости в тщательной пригонке поршня и цилиндра, их применяют для перекачивания загрязнённых и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений.
Более равномерной подачей обладают насосы двойного и тройного действия. В насосах двойного действия всасывание и нагнетание происходят при каждом ходе поршня. Кривошипы триплекс-насосов расположены под углом 120о друг относительно друга, за один оборот коленчатого вала жидкость три раза всасывается и три раза нагнетается.