柴油機的工作過程其實和汽油機是壹樣的，每個工作循環也要經歷進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。柴油發動機在進氣沖程吸入純空氣。在壓縮沖程末期，柴油的油壓被噴油泵升高，通過噴油器噴入氣缸，在短時間內與壓縮的高溫空氣混合，形成可燃混合物。
由於柴油機壓縮比高，壓縮結束時氣缸內的空氣壓力和溫度都很高，大大超過了柴油的自燃溫度。所以柴油噴入氣缸後，短時間內與空氣混合後會立即自燃燃燒。