柴油發動機具有熱效率高、扭矩大、運行成本低、排放少等諸多優點。

柴油發動機壓縮比高，熱效率通常比汽油發動機高出10 - 20%，能更好利用燃油能量，相同路程下油耗更低，經濟性突出。它在低轉速就能輸出大扭矩，高速路加速、爬坡以及復雜路面、載重行駛時都有出色表現。而且運行成本低，能量轉換效率高，維護需求少，設計壽命長，一些進口柴油機能達80 - 100萬公里無大修。在排放方面，和同排量汽油發動機相比，二氧化碳、顆粒物、氮氧化物排放較低，排放的溫室效應比汽油低45%，一氧化碳與碳氫排放也少。此外，柴油不易揮發、著火點高，安全性高；采用先進靜音和降噪技術后，運行噪音低。

柴油發動機憑借這些優點，在眾多領域得到廣泛應用，無論是日常出行還是貨運運輸，都發揮著重要作用。