在柴油发电机组汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在柴油发电机组活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。柴油发电机组各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。这样柴油发电机就完成了一个工作循环。
随着一个又一个工作循环重复进行,柴油发电机组连续运转。柴油机的控制核心是通过控制喷油泵来调节和稳定转速,一般分为机械调速和电子调速。电子调速器采用双闭环控制,用转速传感器检测柴油机转速,把检测结果转换成比例的电信号,将之与给定的标准转速信号比较,得出偏差信号,再与柴油发电机组执行器的位置反馈信号相加,以合成后的信号作为执行器动作的输入信号,通过控制柴油发电机组喷油泵齿杆位置来调节供油量,从而达到调速稳速的目的。目前国外柴油机也引用了先进的发动机的“电喷”控制技术,在带载特性、节约燃油和环保排放以及降低噪音等方面性能卓越。发电机组的有功调节就是对柴油发电机组转速的调节。
柴油发电机组是由内燃机和同步发电机组合而成的，内燃机的最大功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，称为额定功率，交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下，长期连续运转时，输出的额定功率，通常把柴油机组输出额定功率与同步交流发电机输出的额定功率之间，称为匹配比。
柴油发电机组属自备电站交流供电设备的一种类型，是一种小型独立的发电设备，以内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油发电机组的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
作为一种小型发电设备，柴油发电机组是以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。如果使用者需要长时间不间断使用，则需要配置常用型发电机组，也就是应机组应该要考虑到长时间工作机组功率下降这一点了。
