液压水位控制阀一般由浮球阀，控制管，液压阀主体组成。虽然液压控制阀主体的外观各异，材质不同，有立式和卧式安装形式等，但其内部结构和作用原理却基本相同。液压控制阀的主体由进水腔、出水口、活塞式阀芯、泄压腔、泄压口等组成。

设进水的水压为P0，泄压腔的压力为P1；活塞式阀芯的重力为G，活塞式阀芯泄压腔端的直径为D1，另一端的直径为D2.连通进水腔和泄压腔的小孔直径的 d1，泄压口的直径为d2，活塞式阀芯与阀腔的摩擦力为f，受到的支持力为N.下面上的说明（结构二类似）为例，分析活塞式阀芯的受力情况如下：

设活塞式阀芯受到的合力为F，则阀芯受力矢量式为：

F＝F1+F2+F3+F4+f+N+G……………………………………………………………………（1）

表达为代数形式如下：

F＝P0D22π/4+ P2（D12π/4－ D22π/4）－ P1D12π/4±f－G±N

＝（P0D22 － P1D12）π/4±f－G＋P2（D12－ D22）π/4 ±N

＝A±f－G±N＋B……………………………………………………………………（2）

（2）式中A＝（P0D22 － P1D12）π/4，B＝P2（D12－ D22）π/4； f的符号与A的符号相反。

当水池或水塔内水位下降，浮球阀开启排水时，进水腔通过小孔d1向泄压腔补水，由于补水孔d1<泄压孔d2，补水能力小于泄压能力，泄压腔的压力P1降低，阀芯支持力N1逐渐减小到消失，进水管内有压力水P0克服活塞式阀芯的重力和摩擦力将其托起，上式F>0，密封面逐渐打开，液压阀门即开启向水池（或水塔）供水。当水池水位上升到控制水面，浮球阀关闭，泄压腔补水能力大于泄压能力，N2逐渐减小， P1上升（最大至P0），上式F<0，活塞下移将密封面封闭，阀门即停止供水。液压控制阀在浮球的控制下，从而可以自动控制水位。