噴油泵有直列式、分配式、單體式等三大類，不管哪一類，噴油泵的關鍵在于一個“泵”字。泵油的數量、壓力和時間都要非常，并且按照負荷自動調節。噴油泵是一個加工精細，制造工藝復雜的部件，現代，國內外一般汽車柴油機的噴油泵都是由世界上少數幾個專業廠生產的。

以直列式噴油泵為例看“泵”是怎樣工作的：

噴油泵要有動力源才能運轉，它下部的凸輪軸是由發動機曲軸齒輪帶動的。

1、噴油泵的關鍵零件是柱塞，如果以醫院常見的注射器做比喻，那么可移動的塞子就稱為柱塞，針筒就稱為柱塞套，假設在針簡里面安裝一只彈簧頂著柱塞一端，柱塞另一端接觸凸輪軸，當凸輪軸回轉一周，柱塞就會在柱塞套內上下移動一次，這就是噴油泵柱塞的基本運動方式。

2、柱塞與柱塞套是加工十分精密的配套件。柱塞身上有一道傾斜槽，柱塞套上有小孔稱為吸入口，這個吸入口充滿著柴油，當柱塞傾斜槽對著吸入口時，柴油進入柱塞套內，柱塞被凸輪軸頂到一定高度時，柱塞傾斜槽與吸入口錯開，吸入口被封閉，使柴油既不能吸入也不能被壓出，柱塞繼續上升時壓迫柴油，柴油壓力到一定程度就會頂開單向閥蜂擁而出進入噴油嘴，再從噴油嘴進入氣缸燃燒室。

3、這里特別要指出的是，柴油機都有進油管和回油管，進油管容易理解，那么回油管干什么用呢？原來柱塞每次排出一定量的柴油，只有一部分噴入氣缸，其余部分則由回油孔泄走，并利用增減泄走的回油量來調節噴油量。

4、當柱塞上升到“上止點”后往下移動，柱塞傾斜槽又會與吸入口相遇，柴油又被吸進柱塞套里面，再次重復上述的動作。直列式噴油泵每一組柱塞系統對應一個氣缸，4個氣缸就有4組柱塞系統，因此體積比較大，多用在中型以上汽車。例如公共汽車和大貨車上的柴油機一般用直列式噴油泵。
轎車及輕型汽車柴油機上的噴油泵一般是分配型，具有體積小重量輕，零件少構造簡單的優點。它用兩組柱塞系統（或者一組柱塞系統）加壓，柴油分別送入各個噴油嘴。