首先是进气过程。在柴油机的进气过程中，活塞从下往上运动，气门打开，燃料喷嘴关闭。此时，气缸内的气体通过进气门进入，气缸内形成低压区域。进气门关闭后，活塞开始向下运动，气缸内的空气被压缩。
接下来是压缩过程。在柴油机的压缩过程中，活塞向上运动，气缸内的空气被压缩，使气体的压力和温度都提高。当活塞接近顶死点时，柴油燃油喷射系统会开始工作，喷射装置将燃油喷入气缸内。由于高压和高温的作用，燃油迅速气化和着火。
然后是燃烧过程。在柴油机的燃烧过程中，燃料气化后形成可燃的燃气，燃气与气体混合并燃烧，产生高温和高压的气体。这个过程被称为燃烧室内的“自燃燃烧”，它是由于燃气的压力和温度迅速增加而发生的。
最后是排气过程。在柴油机的排气过程中，活塞再次向上运动，排气门打开，将燃烧产生的废气排出。同时，活塞还会将气缸内的废气压缩，使气体排出更加彻底。随后，活塞再次到达顶死点，吸气门打开，开始进入下一个工作循环。