משאבות צנטריפוגליות רב-שלביותבעלות עיקרון זהה למשאבות צנטריפוגליות סטנדרטיות, תוך שימוש בסיבוב האימפלרים בתוך המשאבה ובכוח הצנטריפוגלי להובלת נוזל.
ההבדל בין משאבות צנטריפוגליות רב-שלביות טמון במבנה הפנימי שלהן, המשלב מספר אימפלרים בודדים המסודרים בסדרה. עיצוב זה מאפשר להגביר את הלחץ, מה שמאפשר למשאבה להשיג את יישומי הראש הגבוהים יותר.
כאשר האימפלר של אמשאבה צנטריפוגלית רב-שלביתמסתובב נגד כיוון השעון, הנוזל בפנים מונע החוצה על ידי להבי האימפלר. תחת פעולת הכוח הצנטריפוגלי, נוצרת טבעת טבעתית סגורה התואמת לצורת מעטפת המשאבה. החלק התחתון של טבעת זו משיק בדיוק לרכזת האימפלר, בעוד שחלקה העליון יוצר מגע עם קצות הלהב. זה יוצר מרווח בצורת חצי סהר בין רכזת האימפלר לטבעת הנוזל, שמחולק עוד יותר על ידי להבי האימפלר לסדרה של תאים קטנים השווים במספרם ללהבים.
אם לוקחים את הנקודה התחתונה (0°) של האימפלר כנקודת ההתחלה, במהלך 180° הראשונות של הסיבוב, הנפח של כל תא קטן גדל בהדרגה. תוך כדי התרחבות, החדר מתחבר עם יציאת היניקה על פני הקצה, ומאפשר לשאוב גז פנימה. לאחר השלמת היניקה, החדר מבודד מיציאת היניקה. כשהאימפלר ממשיך להסתובב, נפח החדר פוחת, מה שדוחס את הגז הכלוא. לבסוף, כאשר החדר מתיישר עם יציאת הפריקה, הגז הדחוס נפלט מהמשאבה.