Ein Kolbenaktuator ist wie alle Aktuatoren ein Gerät, das rohe Energie in Bewegung umwandelt. Im Allgemeinen ist der Aktuator mit einem Kolben verbunden, der in einem Gehäuse enthalten ist. Etwas, das Druck verursacht, dringt in das Gehäuse ein und zwingt den Kolben, sich zu bewegen, was den Aktuator und alles, womit er verbunden ist, bewegt. Bei einer geeigneten Konstruktion ist es möglich, dass diese Bewegung durch eine Reihe von Schritten und Teilen fortgesetzt wird, was zu einer großen Bewegung führt, die durch eine kleine Änderung im Aktuator selbst erzeugt wird. In den meisten Fällen werden diese Geräte durch pneumatische, hydraulische oder Verbrennungssysteme angetrieben.
Wie oben erwähnt, ist der Aufbau eines Kolbenaktuators recht einfach. Die meisten bestehen nur aus wenigen Teilen – dem Kolben, dem Gehäuse und dem Betätigungsarm – sowie zwei Ventilen zum Ein- und Auslassen der Energiequelle. Der komplexeste Teil des Systems ist typischerweise die Methode, die verwendet wird, um den Kolben vor der Energiequelle zu schützen.
Unabhängig davon, was den Kolben bewegt, muss das Innere des Gehäuses so dicht wie möglich sein, um den größtmöglichen Energieverbrauch zu erzielen. Die meisten dieser Systeme verwenden einen Zylinder, bei dem der Kolbenkopf ein Ende bildet. Da die Energie im Gehäuse auf Druckstöße ausgelegt ist, können selbst kleinste Undichtigkeiten an Ventilen oder Kolben zu Leistungsverlust führen. Einige Gehäuse müssen auch das Innere des Systems vor Gefahren wie extremer Hitze oder Wasserschäden schützen.
Die Größe des Kolbenaktuators steht in direktem Verhältnis zu der Energiemenge, die für seine Bewegung benötigt wird, und der Bewegungsmenge, die er erzeugen kann. Ein großer Kolbenaktuator benötigt viel Kraft, kleinere nicht. Ein kleiner Kolben erzeugt eine kleine Bewegung und ein großer erzeugt viel. Dies mag offensichtlich erscheinen, kommt jedoch zum Tragen, wenn ein System einen Prozess verwendet, der die Leistungsabgabe vervielfachen kann, was in Hydrauliksystemen üblich ist.
Viele Arten von Kolbenantrieben verwenden aus genau diesem Grund hydraulische Systeme. Kleine Kolben sind mit einem größeren Tank verbunden, der einen großen Kolben enthält. Die kleinen Kolben aktivieren und bewegen relativ wenig Wasser und verbrauchen wenig Kraft. Die kumulative Wirkung all dieser Bewegungen erzeugt einen enormen Druckanstieg und aktiviert den großen Kolben. In diesem Fall wirken mehrere Aktoren zusammen, um die Kraftquelle zu bilden, die von einem großen Kolbenaktor verwendet wird.