柴油機啟動器的工作原理是這樣的。

當駕駛員啟動柴油機時，先通過啟動開關激活電氣系統，讓蓄電池中的電流流入起動機。起動機中的可伸縮固定轉子與飛輪齒圈接觸，電力通過后轉子旋轉帶動齒輪轉動。

齒輪轉動使小齒輪與大齒輪接觸傳動，大齒輪和飛輪齒圈通過小齒輪傳動系統相連。當小齒輪旋轉，通過傳動系統帶動大齒輪和飛輪齒圈轉動，從而將動力傳遞給曲軸。

接著，柴油機的燃油系統開始噴入燃油到氣缸中，氣缸進行吸氣、壓縮、爆炸和排氣的循環過程，燃料與空氣混合物在爆炸階段被點燃產生熱能。燃燒釋放的熱能推動曲軸旋轉，并傳遞給連桿、活塞和缸體，使發動機開始轉動并持續供應能量。

當發動機轉速達到一定水平，起動機切斷電源，防止與發動機同時運轉造成損壞。起動機一般由直流串激式電動機、傳動機構和控制裝置三部分組成。

直流串激式電動機產生轉矩，傳動機構在發動機起動時使起動機驅動齒輪嚙入飛輪齒環，將轉矩傳給曲軸，起動后使驅動齒輪自動脫開。控制裝置用來接通和切斷起動機與蓄電池之間的電路。

另外，氣動啟動器是以壓縮空氣為工作介質，采用壓縮氣體的膨脹作用，把壓力能轉換為機械能。啟動時，打開壓縮空氣總旋閥，按下氣開關，完成先預供泵油后驅動氣動馬達運轉。氣動馬達每次起動連續運轉不得超過 15 秒，若一次不能完成起動，可間隔 2 分鐘后再次起動，三次仍不行要查找故障。起動完成后，立即釋放起動按鈕。

液壓啟動器則是通過充壓裝置向蓄能器內擠壓液壓油，達到足夠壓強后，通過控制閥釋放高壓液壓油，驅動液壓啟動馬達的傳動齒輪與柴油機飛輪齒圈嚙合，并輸出高轉速和大扭矩，帶動飛輪齒圈轉動從而點火啟動。