柴油机的最基本性能指标是功率。功率是柴油机所能输出的机械能量，通常以千瓦（kW）为单位。柴油机的功率大小直接影响到其使用范围和工作效率，高功率的柴油机适用于大型设备和高负荷工况，而低功率的柴油机则适用于小型设备和轻负荷工况。
柴油机的燃油消耗率也是一项重要的性能指标。燃油消耗率表示单位时间内柴油机所消耗的燃油量，通常以克每千瓦时（g/kWh）为单位。燃油消耗率的大小直接关系到柴油机的经济性和环保性，低燃油消耗率的柴油机更加节能和环保。
另外，柴油机的扭矩特性也是一项重要的性能指标。扭矩表示柴油机输出的转矩大小，通常以牛顿·米（N·m）为单位。扭矩特性决定了柴油机在不同负荷下的工作能力，高扭矩的柴油机适用于重负荷起动和爬坡等工况，而低扭矩的柴油机则适用于轻负荷运行和匀速工况。
柴油机的排放性能也是一项重要的指标。排放性能包括颗粒物排放、氮氧化物排放和二氧化碳排放等。随着环保要求的不断提高，柴油机的排放性能越来越受到关注。高效的排放控制技术可以有效降低柴油机的排放，保护环境和人体健康。