柴油發電機組汽缸內，經過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合，在柴油發電機組活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為‘作功’。柴油發電機組各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經過連桿變成了推動曲軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。這樣柴油發電機就完成了一個工作循環。
隨著一個又一個工作循環重復進行,柴油發電機組連續運轉。柴油機的控制核心是通過控制噴油泵來調節和穩定轉速,一般分為機械調速和電子調速。電子調速器采用雙閉環控制,用轉速傳感器檢測柴油機轉速,把檢測結果轉換成比例的電信號,將之與給定的標準轉速信號比較,得出偏差信號,再與柴油發電機組執行器的位置反饋信號相加,以合成后的信號作為執行器動作的輸入信號,通過控制柴油發電機組噴油泵齒桿位置來調節供油量,從而達到調速穩速的目的。目前國外柴油機也引用了先進的發動機的“電噴”控制技術,在帶載特性、節約燃油和環保排放以及降低噪音等方面性能卓越。發電機組的有功調節就是對柴油發電機轉速的調節。
柴油發電機組是由內燃機和同步發電機組合而成的，內燃機的最大功率受零部件的機械負荷和熱負荷的限制，稱為額定功率，交流同步發電機的額定功率是指在額定轉速下，長期連續運轉時，輸出的額定功率，通常把柴油機組輸出額定功率與同步交流發電機輸出的額定功率之間，稱為匹配比。
柴油發電機組屬自備電站交流供電設備的一種類型，是一種小型獨立的發電設備，以內燃機作動力，驅動同步交流發電機而發電。將無刷同步交流發電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油發電機組的旋轉帶動發電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能產生電流。
作為一種小型發電設備，柴油發電機組是以柴油等為燃料，以柴油機為原動機帶動發電機發電的。整套機組一般由柴油機、發電機、控制箱、燃油箱、起動和控制用蓄電瓶、保護裝置、應急柜等部件組成。柴油發電機組屬非連續運行發電設備，若連續運行超過12h，其輸出功率將低于額定功率約90%。如果使用者需要長時間不間斷使用，則需要配置常用型發電機組，也就是應機組應該要考慮到長時間工作機組功率下降這一點了。
