柴油機起動是通過人力或其它動力轉動柴油機曲軸使活塞在頂部密閉的氣缸中作上下往復運動。活塞在運動中完成四個行程：進氣行程，壓縮行程，燃燒和作功（膨脹）行程及排氣行程。當活塞由上向下運動時進氣門打開，經空氣濾清器過濾的新鮮空氣進入氣缸完成進氣行程。活塞由下向上運動，進排氣門都關閉，空氣被壓縮，溫度和壓力增高，完成壓縮過程。活塞將要到達最頂點時，噴油器把經過濾的燃油以霧狀噴入燃燒室中與高溫高壓的空氣混合立即自行著火燃燒，形成的高壓推動活塞向下作功，推動曲軸旋轉，完成作功行程。作功行程完了后，活塞由下向上移動，排氣門打開排氣，完成排氣行程。每個行程曲軸旋轉半圈。經若干工作循環后，柴油機在飛輪的慣性下逐漸加速進入工作。