Ein Schwimmkörper im Pegelturm überträgt permanent den Wasserstand des Rheins auf die am Turm angebrachte Pegeluhr. Diese Daten werden auch elektronisch aufgezeichnet und übertragen. Sie können unter der Rufnummer (0221) 194 29 abgerufen werden. Der automatische Informationsdienst nennt auch vorangegangene Pegelstände. Dadurch erfährt der Anrufer, ob das Wasser steigt oder fällt.

Der Rhein erreicht Köln bei Rheinstromkilometer 671 (Godorf) und verlässt die Stadt bei Rheinstromkilometer 711 (Worringen). Von Konstanz bis zur Mündung an der Nordsee sind es 1032,8 Kilometer.

Der Nullpunkt des Kölner Pegels liegt knapp 35 Meter über dem Meeresspiegel. Ein Pegelstand von Null Metern bedeutet aber nicht, dass der Rhein kein Wasser mehr führt. Der Pegel wurde so definiert, dass beim Pegelstand „0 Metern“ noch mindestens ein Meter Wassertiefe in der Fahrrinne des Rheins vorhanden ist.

Der heutige Nullpunkt am Kölner Pegel gilt seit dem 1. November 1979. Davor lag die Nullmarke des Kölner Pegels noch einen Meter höher. Ein Pegel von heute neun Metern wurde vor 1979 also mit acht Metern angezeigt. Gleichzeitig entsprach der heutige Pegelstand von plus 80 Zentimetern damals einem Wasserstand von minus 20 Zentimetern.

Die Anpassung des Nullpunktes des Kölner Pegels im Jahr 1979 wurde beschlossen, um negative Pegelstände bei Niedrigwasser zu vermeiden.

In Köln spricht man ab 4,50 m KP von Hochwasser. Bereits ab diesem Pegelstand werden erste Hochwasserschutzmaßnahmen durchgeführt. Einschränkung für die Schifffahrt bestehen jedoch erst ab den Hochwassermarken I und II:

Die Wassermenge, die pro Sekunde durch den Rhein transportiert wird, ändert sich deutlich mit dem aktuellen Pegelstand. Zum Vergleich: