通过燃烧气缸内的柴油产生动能，带动连在活塞上的曲柄连杆机构，围绕曲轴做往复的圆周运动而输出动力、四冲程柴油发动机是由进气、压缩、做功、排气四个行程（冲程）组成。
进气行程活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。
当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。
由于进气门开启，气缸与进气管相通，新鲜空气被吸入气缸。
当活塞移动到下止点时，气缸内充满了新鲜空气。
压缩行程活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。
曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容积逐渐减小，气体被压缩，气缸内空气压力与温度随之急剧升高（温度达600-700C°）。
做功行程此时，进排气门同时关闭，气缸内的温度、压力急剧上升，此时缸内温度远远高于柴油的燃点，喷油嘴向气缸内喷入燃油，在高温、高压的情况下柴油与空气混合并立即自行燃烧，推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。
排气行程排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。
