W klepsydrach piaskowych czas odmierza przesypujący się piasek przez szczelinkę. Inaczej jest w klepsydrze cieczowej, gdzie wykorzystano przepływ cieczy w ośrodku, który też jest cieczą ale o innej gęstości.

Gęstsza ciecz wypycha lżejszą do góry, podobnie jak w tradycyjnej klepsydrze piasek wypycha do góry powietrze. Naturalnie, obie ciecze nie mogą się mieszać oraz ciecz gęstsza - w przeciwieństwie do ośrodka - nie jest przezroczysta. Dodatkowo w klepsydrze tej wędruje w górę powietrze, zamknięte razem z cieczami w zbiorniku.

Ruch turbinek w klepsydrze spowodowany jest zarówno przez spadające kropelki cięższej cieczy, jak i wędrujące w górę banieczki powietrza. Cała trudność konstrukcyjna tego typu zabawek polega na doborze wielkości otworów, przez które wypływa ciecz bądź powietrze.

Otwory, przez które wypływa ciecz w klepsydrze muszą być tak dobrane by krople "przeciskające" się przez nie, przezwyciężyły, pod wpływem własnego ciężaru mg, siły napięcia powierzchniowego 2prs, co można zapisać, w granicznym przypadku, w postaci warunku:

mg = 2πrσ

W zasadzie jest to warunek wystarczający, gdy drugą substancją zamkniętą w klepsydrze jest powietrze.

Problem pojawia się, gdy drugą substancją jest ciecz lżejsza, nie mieszająca się z tą pierwszą. Ta ciecz musi "przetłoczyć" się przez drugi, taki sam otwór. Zatem siła wyporu działająca na tą kroplę musi być co najmniej równa jej własnemu ciężarowi m'g (znakiem prim oznaczyliśmy wielkości odnoszące się do lżejszej cieczy) i siły napięcia powierzchniowego tej cieczy 2πr'σ'.

ρV'g = m'g + 2πrσ'

gdzie V' jest objętością kropli wypieranej, a ρ gęstością cieczy cięższej.

W rzeczywistości, spadanie cięższych kropel wymusza ruch lżejszych do góry. Energia potencjalna cięższej cieczy w stosunku do lżejszej zamienia się w energię kinetyczną kropel a te napędzają turbinę, jak w prawdziwej elektrowni.