Nguyên lý cơ bản của máy bơm ly tâm trục ngang nhiều tầng giống như của máy bơm ly tâm đặt đường. Khi động cơ truyền động cho bánh công tác trên trục chạy với tốc độ lớn, chất lỏng chứa đầy trong bánh công tác chảy ra từ tâm bánh công tác dọc theo lối đi giữa các cánh dưới tác dụng của lực hướng tâm. Chất lỏng văng ra xung quanh bánh công tác, do chất lỏng chịu tác dụng của cánh quạt nên đồng thời tăng áp suất làm việc và tốc độ, dẫn đến bánh công tác tiếp theo thông qua dòng chảy của vỏ dẫn hướng. Bánh công tác và vỏ dẫn hướng làm tăng thêm động năng của áp suất làm việc của chất lỏng. Sau khi tích lũy dần từng bánh công tác, sẽ thu được sự đồng thuận, nâng chất lỏng từ hố xuống lên mặt đường.
Vì vậy, vỏ máy bơm volute không chỉ thu thập các thành phần xả chất lỏng ra khỏi cánh bơm, mà còn là một thiết bị chuyển đổi năng lượng. Khi chất lỏng được ném từ tâm của bánh công tác ra ngoại vi, một vùng áp suất thấp được tạo ra ở tâm của bánh công tác. Dưới tác dụng của tổng hiệu điện thế giữa mực chất lỏng trong bình chứa và tâm cánh bơm, chất lỏng bị hút vào tâm cánh bơm. Với sự hoạt động liên tục của cánh bơm, chất lỏng liên tục được hút vào và thải ra ngoài. Động năng của thiết bị cơ khí thu được bởi chất lỏng trong bơm ly tâm trục ngang đa tầng cánh chủ yếu được biểu hiện bằng sự gia tăng của năng lượng áp suất.
Cần phải nhấn mạnh rằng nếu vỏ máy bơm không chứa đầy chất lỏng cần vận chuyển trước khi vận hành máy bơm ly tâm trục ngang nhiều tầng cánh, vì mật độ của không khí thấp, lực hướng tâm tạo thành do chuyển động quay của bánh công tác nhỏ, và khu vực trung tâm của cánh quạt không thể tạo ra lực hút và lưu trữ. Điện áp của chất lỏng trong bồn thấp nên dù bơm ly tâm có chạy thì chất lỏng cũng không thể vận chuyển được. Điều này cho thấy máy bơm ly tâm trục đứng đa tầng cánh không có khả năng làm việc tự mồi, được gọi là liên kết khí. Mục đích của việc lắp ráp van đáy bơm một chiều trong đường ống hút là để ngăn chất lỏng đổ vào vỏ bơm không được xả ra khỏi vỏ trước khi vận hành. Khí từ đường hút vào vỏ bơm sẽ gây ra hiện tượng kẹt gas.