Prinsip kerja enjin diesel ialah: udara termampat menjana suhu tinggi dan tekanan tinggi, menyebabkan diesel beratom meletup dan mengembang. Tekanan bertindak secara langsung pada omboh, menolak omboh untuk melakukan gerakan salingan linear berkelajuan tinggi di sepanjang silinder, dan kemudian melalui mekanisme rod penyambung engkol. Pergerakan linear omboh ditukar kepada gerakan putaran engkol, dengan itu mengeluarkan kerja mekanikal.
Proses kerja enjin diesel adalah sama seperti enjin petrol. Setiap kitaran kerja juga melalui empat lejang pengambilan, mampatan, kuasa dan ekzos. Walau bagaimanapun, oleh kerana bahan api yang digunakan dalam enjin diesel adalah diesel, kelikatannya lebih tinggi daripada petrol dan tidak mudah sejat, dan suhu penyalaan sendirinya lebih rendah daripada petrol. Oleh itu, kaedah pembentukan dan penyalaan campuran mudah terbakar adalah berbeza daripada enjin petrol.
