- مرحله اول: حرکت پیستون از (نقطه مرگ بالا) به سمت پایین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) و ورود هوا از مجرای سوپاپ، که وارد محفظه احتراق می شود. (تنفس)
- مرحله دوم: با بالا آمدن پیستون از نقطه مرگ پایین به سمت بالا در حالی که سوپاپ هوا بسته است، هوای داخل محفظه احتراق متراکم شده (تراکم)
- مرحله سوم: زمانی که پیستون به نقطه مرگ بالا می رسد مقداری سوخت گازوئیل پاشیده می شود به درون هوای داغ محفظه احتراق و باعث آتش گرفتن سوخت می شود. انرژی حاصل از احتراق باعث فشار بر پیستون شده و آن را به سمت پایین هدایت می کند. (قدرت)
- مرحله چهارم: بعد از باز شدن سوپاپ دود و خارج شدن آن و رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین عملیات تخلیه دود صورت می گیرد. (تخلیه)
مکانیزم عملکرد موتور های دیزلی به این صورت است که پیستون از بالا ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ بالا) به سمت پایین ترین مکان خود یعنی (نقطه مرگ پایین) حرکت می کند. در طی این مدت سوپاپ هوا باز است و اکسیژن و هوای مورد نیاز وارد محفظه احتراق می شود. در حالی که پیستون در نقطه مرگ پایین است یک خلاء نسبی داخل محفظه احتراق ایجاد شده و بعد از ورود هوا و اکسیژن سوپاپ هوا بسته می شود و پیستون به سمت بالا حرکت می کند و هوای داخل محفظه را 15 تا 20 برابر متراکم می سازد. در واقع نسبت تراکم در موتور های دیزلی 1 به 16 الی 1 به 21 متغیر است.
دمای داخل محفظه احتراق تا 600 درجه سانتی گراد افزایش یافته است و در حالی که هر دو سوپاپ بسته هستند و پیستون در نقطه مرگ بالا است، انژکتور مقداری سوخت گازوئیل را به درون هوای متراکم و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده و ذرات سوخت در اثر درجه بالای هوا محترق می گردند.
فشار زیادی که بر اثر گاز های منبسط شده (به علت احتراق) به پیستون وارد می شود باعث شده آن را به طرف پایین و تا نقطه مرگ برساند.
حرکت پیستون از بالا به پایین توسط میله ای به اسم شاتون که به میل لنگ متصل است باعث چرخش میل لنگ شده و انرژی مکانیکی را تولید می کند. در این زمان حرارت گاز ها به 2000 درجه سانتی گراد رسیده و فشار داخل سیلندر در زمان متراکم 40 اتمسفر بود و به 80 اتمسفر در زمان احتراق افزایش می یابد.
زمانی که پیستون در نقطه مرگ پایین قرار دارد سوپاپ تخلیه (سوپاپ دود) باز شده و به گاز های سوخته تحت فشار اولیه این امکان را می دهد که از محفظه احتراق خارج شده و سیلندر را ترک کنند. در این هنگام پیستون از نقطه مرگ پایین به سمت بالا حرکت کرده و تمام گاز های سوخته یا دود حاصل از احتراق را به بیرون سیلندر می راند.
در پایان پیستون به سمت پایین حرکت کرده و با شروع مرحله اول (تنفس) سیکل جدید دوباره تکرار خواهد شد.