Dīzeļdzinēji izmanto dīzeļdegvielas ciklu, lai ražotu enerģiju no šķidrās degvielas. Tāpat kā ciklā, ko veic iekšdedzes dzinējs, dīzeļdzinējs šķidro degvielu pārvērš enerģijā, radot virkni nelielu sprādzienu. Tas tiek darīts, uzkarsējot nelielu degvielas daudzumu līdz temperatūrai, kurā šķidrā degviela kļūst par gāzi un sadeg. Dīzeļdegvielas ciklā ir četri soļi — dzinējs uzņem gaisu, saspiež šo gaisu, iesūc degvielu un pēc tam atbrīvo izplūdes gāzi. Kad dzinējs izlaiž izplūdes gāzes, cikls sākas no jauna un turpinās, līdz dzinējs tiek izslēgts vai beidzas degviela.
Pirmajā dīzeļdegvielas cikla posmā, ko sauc par indukcijas gājienu, gaiss tiek ievadīts dzinējā. Gaisa daudzums, kas tiek ievadīts dzinējā, ir svarīgs tā efektivitātei. Kamēr gaiss iekļūst kamerā pats, vairāk gaisa iespiežot kamerā, palielinās dzinēja efektivitāte, tāpēc lielākā daļa mūsdienu dīzeļdzinēju izmanto turbokompresoru, lai iespiestu kamerā papildu gaisu.
Saspiešana, kas ir dīzeļdegvielas cikla otrais posms, ietver gaisa piespiešanu mazākā telpā, ko tas sākotnēji aizņēma. Kad gaiss tiek saspiests, tas uzsilst. Dīzeļdzinējā šis siltums ir pietiekams, lai aizdedzinātu degvielu, tiklīdz tā ir ielaista kamerā.
Degviela dīzeļdzinējā nonāk trešajā dīzeļdegvielas cikla posmā. Šo darbību sauc par kompresijas aizdedzi. Degviela tiek ielaista kamerā tikai ļoti mazos daudzumos vienlaikus, un šo procesu kontrolē degvielas iesmidzinātājs. Degvielai nonākot dzinējā, tā uzreiz aizdegas, barojot sistēmu, liekot kustēties dažādām mehāniskām sastāvdaļām. Virzulis tiek pārvietots lineāri, un kloķvārpsta enerģiju pārvērš rotācijas momentā un pārnes uz spararatu.
Izplūdes gāzes, kas ir dīzeļdegvielas cikla blakusprodukts, tiek izlaistas no kameras caur izplūdes vārstu. Šis cikla pēdējais posms ir pazīstams kā izplūdes posms. Pēc tam, kad izplūdes gāze iziet no kameras vai dažos gadījumos, kad tā iziet, sistēmā atkal tiek ievadīts jauns gaiss un cikls sākas no jauna.