柴油机的四个基本工作过程构成一个完整的循环，它们分别是进气过程、压缩过程、燃烧过程和排气过程。
首先是进气过程，活塞从上死点向下移动，形成气缸内的负压，进气门随之开启，外部空气经过滤清器和进气道进入气缸，活塞的下行确保了空气充分进入。
接下来是压缩过程，活塞从下死点向上移动，进气门这时关闭。在活塞上升的同时，气缸内的空气被压缩，导致温度和压力不断升高，柴油燃料在此刻喷入气缸，形成燃油颗粒与高温高压空气混合。
第三个过程是燃烧过程，活塞继续向上移动，燃烧室内的温度和压力达到顶峰，燃油迅速燃烧，产生的高温高压气体推动活塞再次向下移动，此时排气门关闭以保持气体在气缸内。
最后是排气过程，活塞从下死点向上运动，废气通过排气门排出气缸，完成一个工作循环后，进气门再次打开，为下一个循环做准备。