柱塞泵是往復泵的一種，屬于體積泵，其柱塞靠泵軸的偏心轉動驅動，往復運動，其吸入和排出閥都是單向閥。當柱塞外拉時，工作室內壓力降低，出口閥關閉，低于進口壓力時，進口閥打開，液體進入；柱塞內推時，工作室壓力升高，進口閥關閉，高于出口壓力時，出口閥打開，液體排出。當傳動軸帶動缸體旋轉時，斜盤將柱塞從缸體中拉出或推回，完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中的油液通過配油盤分別與泵的吸、排油腔相通。變量機構用來改變斜盤的傾角，通過調節斜盤的傾角可改變泵的排量。
1、柱塞泵進油過程
當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運動，柱塞上部空間（稱為泵油室）產生真空度，當柱塞上端面把柱塞套上的進油孔打開后，充滿在油泵上體油道內的柴油經油孔進入泵油室，柱塞運動到下止點，進油結束。
2、柱塞泵供油過程
當凸輪軸轉到凸輪的凸起部分頂起滾輪體時，柱塞彈簧被壓縮，柱塞向上運動，燃油受壓，一部分燃油經油孔流回噴油泵上體油腔。當柱塞頂面遮住套筒上進油孔的上緣時，由于柱塞和套筒的配合間隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞頂部的泵油室成為一個密封油腔，柱塞繼續上升，泵油室內的油壓迅速升高，泵油壓力>出油閥彈簧力+高壓油管剩余壓力時，推開出油閥，高壓柴油經出油閥進入高壓油管，通過噴油器噴入燃燒室。
3、柱塞泵回油過程
柱塞向上供油，當上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時便開始了下一個循環。
柱塞泵以一個柱塞為原理介紹，一個柱塞泵上有兩個單向閥，并且方向相反，柱塞向一個方向運動時缸內出現負壓，這時一個單向閥打開液體被吸入缸內，柱塞向另一個方向運動時，將液體壓縮后另一個單向閥被打開，被吸入缸內的液體被排出。這種工作方式連續運動后就形成了連續供油。
