Un actuator cu piston, ca toate dispozitivele de acţionare, este un dispozitiv care transformă energia brută în mişcare. În general, actuatorul este conectat la un piston care este conținut în interiorul unei carcase. Ceva care provoacă presiune va intra în carcasă și va forța pistonul să se miște, ceea ce mișcă actuatorul și orice este conectat. Cu un design adecvat, este posibil ca această mișcare să continue printr-o serie de pași și părți, rezultând o cantitate mare de mișcare generată de o mică schimbare a actuatorului în sine. În cele mai multe cazuri, aceste dispozitive sunt alimentate prin sisteme pneumatice, hidraulice sau de ardere.
După cum sa menționat mai sus, proiectarea unui actuator cu piston este destul de simplă. Cele mai multe dintre ele constau doar din câteva părți – pistonul, carcasa și brațul actuatorului – împreună cu două supape pentru a lăsa sursa de energie să intre și să iasă. Cea mai complexă parte a sistemului este de obicei metoda utilizată pentru a proteja pistonul de sursa de energie.
Indiferent de ceea ce mișcă pistonul, interiorul carcasei trebuie să fie cât mai aproape de etanș pentru a obține cel mai mare profit al consumului de energie. Majoritatea acestor sisteme folosesc un cilindru cu capul pistonului alcătuind un capăt. Deoarece energia din carcasă este concepută pentru a provoca explozii de presiune, chiar și cele mai mici scurgeri din jurul supapelor sau pistonului pot cauza lipsă de putere. Unele carcase trebuie, de asemenea, să protejeze interiorul sistemului de pericole, cum ar fi căldura extremă sau deteriorarea apei.
Mărimea actuatorului pistonului este direct proporțională cu cantitatea de energie necesară pentru a-l deplasa și cu cantitatea de mișcare pe care o poate crea. Un actuator cu piston mare necesită o mare putere, în timp ce cei mai mici nu. Un piston mic generează o cantitate mică de mișcare, iar unul mare generează mult. Deși acest lucru poate părea evident, intră în joc atunci când un sistem utilizează un proces care poate multiplica puterea de ieșire, care este o practică comună în sistemele hidraulice.
Multe tipuri de actuatoare cu piston folosesc sisteme hidraulice tocmai din acest motiv. Pistoanele mici sunt conectate la un rezervor mai mare care conține un piston mare. Pistoanele mici se vor activa și vor muta o cantitate relativ mică de apă și vor folosi o cantitate mică de putere. Efectul cumulat al tuturor acestor mișcări creează o creștere vastă a presiunii și activează pistonul mare. În acest caz, mai multe dispozitive de acționare acționează în comun pentru a crea sursa de energie utilizată de un actuator cu piston mare.