De waterpas bestaat uit een balk van hout, waarin 2 libellen (doorzichtig buisje gevuld met vloeistof) zijn bevestigd. In het midden van dit buisje zijn twee streepjes aangebracht met een tussenruimte gelijk aan de afmeting van de luchtbel. Het buisje is zodanig in de balk bevestigd dat wanneer de balk precies horizontaal is geplaatst op een oppervlak de luchtbel zich precies tussen de twee streepjes bevindt. Vloeistofoppervlakken in rust staan loodrecht op de richting van de zwaartekracht. Is het oppervlak niet precies horizontaal dan ligt de luchtbel niet tussen de streepjes. Een waterpas kan ook worden gebruikt om te bepalen of een object precies verticaal is, met een waterpas waarin de libel loodrecht op de lengterichting van de waterpas is bevestigd.