Il principio di funzionamento del motore diesel è: l'aria compressa genera alta temperatura e alta pressione, causando l'esplosione e l'espansione del gasolio atomizzato. La pressione agisce direttamente sul pistone, spingendolo a eseguire un moto alternativo lineare ad alta velocità lungo il cilindro, e poi passa attraverso il meccanismo di biella della manovella. Il moto lineare del pistone viene convertito nel moto rotatorio della manovella, producendo così lavoro meccanico.
Il processo di funzionamento dei motori diesel è molto simile a quello dei motori a benzina. Ogni ciclo di funzionamento passa anche attraverso le quattro fasi di aspirazione, compressione, potenza e scarico. Tuttavia, poiché il carburante utilizzato nei motori diesel è gasolio, la sua viscosità è superiore a quella della benzina e non è facile da evaporare, e la sua temperatura di autoaccensione è inferiore a quella della benzina. Pertanto, il metodo di formazione e accensione della miscela combustibile sono diversi da quelli dei motori a benzina.
