O princípio de funcionamento do motor diesel é: o ar comprimido gera alta temperatura e alta pressão, fazendo com que o diesel atomizado exploda e se expanda. A pressão atua diretamente no pistão, empurrando-o para executar movimento linear reciprocante de alta velocidade ao longo do cilindro e, em seguida, passa pelo mecanismo da biela da manivela. O movimento linear do pistão é convertido no movimento rotacional da manivela, produzindo assim trabalho mecânico.
O processo de trabalho dos motores a diesel é muito parecido com o dos motores a gasolina. Cada ciclo de trabalho também passa pelos quatro tempos de admissão, compressão, potência e exaustão. No entanto, como o combustível usado nos motores a diesel é o diesel, sua viscosidade é maior que a da gasolina e não é fácil de evaporar, e sua temperatura de autoignição é menor que a da gasolina. Portanto, o método de formação e ignição da mistura combustível é diferente daqueles dos motores a gasolina.
