Nguyên lý hoạt động của đồng hồ nước cơ học khá đơn giản. Khi nước chảy qua cửa vào sẽ đi qua một van góc, làm giảm tốc độ dòng chảy. Điều này mở ra một lỗ nhỏ, cho phép nước chảy qua buồng đo ở một tốc độ cụ thể. Cơ chế đo sáng bên trong buồng đo tốc độ dòng nước chảy ra và hiển thị trên mặt số. Mặt số thường bao gồm một con trỏ và các con số. Con trỏ trỏ đến số, cho biết tốc độ dòng chảy hiện tại. Khi tốc độ dòng nước thay đổi, con trỏ và số cũng thay đổi tương ứng.
