四缸柴油機的工作原理主要是將柴油的熱能轉化為機械能。

它的機體主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等部件組成。

四缸柴油機的工作過程包含四個行程。進氣行程時，當活塞由上向下運動，進氣門打開，經空氣濾清器過濾的新鮮空氣進入氣缸。

然后活塞由下向上運動，進排氣門都關閉，空氣被壓縮，溫度和壓力增高，完成壓縮行程。

活塞將要到達最頂點時，噴油器把經過濾的燃油以霧狀噴入燃燒室中與高溫高壓的空氣混合立即自行著火燃燒，形成的高壓推動活塞向下作功，同時將內能轉化為機械能，這就是燃燒和做功（膨脹）行程。

最后活塞再由下向上運動，排氣門打開，排出燃燒后的廢氣，完成排氣行程。

在這個過程中，內燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各氣缸的做功過程錯開。在飛輪轉動的每半周里，都有一個氣缸在做功，其他三個氣缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

四缸柴油機的著火間隔角通常為 180°，工作順序可以是 1-3-4-2 或 1-2-4-3 等，設計師會根據性能需求和機械構造選擇不同的著火順序。

這種排列方式影響著發動機的功率輸出、穩定性、燃油效率和排放控制。

四缸柴油機因為具有較高的能量密度和較低的操作成本，所以在轎車、摩托車、油鋸和其他小功率動力機械中被廣泛應用。