Ein Pumpspeicherwerk weist einen oberen Speichersee und ein unteres Wasserbecken auf. Ausgerüstet ist es meist mit drei Maschinentypen: Turbine, Generator/Motor und Pumpe.

Wird Strom produziert, gelangt Wasser vom oberen Becken, dem Speichersee, in den Druckschacht. Das Wasser treibt die Turbine an und diese den Motor/Generator, der in diesem Fall als Generator arbeitet. Der produzierte Strom wird ins Stromnetz eingespeist. Nach der Turbine gelangt das Wasser in das untere Becken. Im Pumpbetrieb arbeitet der Motor/Generator als Motor. Er wird mit Strom aus dem Netz versorgt und treibt die Pumpe an. Diese entnimmt dem unteren Becken Wasser und pumpt es in den Stausee zurück.

Die Pumpspeicherung ist immer mit Verlusten verbunden. Von der zugeführten elektrischen Energie für den Pumpbetrieb lassen sich im Generatorbetrieb etwa drei Viertel zurückgewinnen. Trotzdem ist das Verfahren sinnvoll, weil es erlaubt, ein Überangebot an Strom in Schwachlastzeiten in wertvolle Spitzenenergie umzuwandeln.