柴油机油泵的工作原理主要依靠柱塞于柱塞套内的往复活动来实现喷油泵的吸油与压油。当柱塞处于下部位置时柱塞套上的两个油孔开启令柱塞套内腔与泵体内的油道相互连通燃油得以迅速填满油室。当凸轮触及滚轮体的滚轮时柱塞便上升开始压油进程。在此进程中柱塞上行油室内的油压陡然增高。当压力超出出油阀的弹簧弹力以及上部油压时就会顶开出油阀燃油被压入油管并传送至喷油器。
在柱塞持续向上运动的期间供油也始终持续直至柱塞上的螺旋斜边避开柱塞套回油孔为止。当油孔一经打开高压油从油室经由柱塞上的纵向槽和柱塞套上的回油孔回流至泵体内的油道。此时柱塞套油室的油压迅速下降出油阀在弹簧和高压油管中油压的作用下回归阀座喷油器即刻停止喷油。尽管柱塞仍旧继续上行但供油已经停止。