Dīzeļdegvielas sadegšanā tiek izmantota siltumenerģija, kas rodas gaisa un degvielas saspiešanas rezultātā, lai radītu aizdegšanos. Šī aizdedze izraisa degvielas sadegšanu, kas tiek iesmidzināta dzinēja sadegšanas kamerā. Tas atšķiras no benzīna sadedzināšanas, kurā tiek izmantots gaiss un degviela, ko aizdedzina ar aizdedzes sveci. Dīzeļdzinējs darbojas ar divtaktu vai četrtaktu metodi un izmanto degvielu, kas rafinēta no naftas, biomasas, naftas atkritumiem vai citiem avotiem.
Gaisa un degvielas maisījums ir ļoti svarīgs, lai dīzeļdegviela degtu efektīvi. Gaiss tiek saspiests sadegšanas kamerā ar spiedienu aptuveni 600 mārciņas uz kvadrātcollu (apmēram 40 bāri). Pateicoties milzīgajai saspiešanai, gaiss kamerā uzsilst līdz aptuveni 1000°F (aptuveni 550°C).
Pēc tam dīzeļdegviela tiek iespiesta kamerā ar saspiestu gaisu, izmantojot degvielas iesmidzinātāju. Inžektors pats sadala degvielu sīkos pilienos, nodrošinot to vienmērīgu sadalījumu pa kameru. Siltums iztvaiko pilienus, izraisot sadegšanu, un spiediens izspiež virzuli uz āru, darbinot kloķvārpstu. Tas piešķir dīzeļdzinējam raksturīgo klauvēšanas skaņu.
Dīzeļa kompresijas priekšrocības ir fakts, ka sistēma darbojas bez atsevišķas aizdedzes sistēmas, kā tas ir benzīna dzinējos. Kompresijas līmeni var palielināt dīzeļdzinējā, lai palielinātu degvielas efektivitāti. Tas var notikt bez cilindra bojājuma draudiem. Turklāt fakts, ka pirms degvielas ievadīšanas tiek saspiests tikai gaiss, nozīmē, ka nepastāv priekšlaicīgas detonācijas draudi, atkal sabojājot dzinēju.
Dīzeļdzinējs tika izgudrots 1800. gadu beigās. Mīlestība pret dzinēju dizainu, ledusskapju inženieris Rūdolfs Dīzels 1880. gadu beigās sāka pētīt iekšdedzes dzinēja koncepciju. Dīzelis izstrādāja pirmo dzinēju, kas darbojās bez dzirksteles, un 1894. gadā iesniedza patentu. Trīs gadu laikā viņš veiksmīgi demonstrēja dīzeļdegvielas sadegšanas jaudu un efektivitāti. Patents tika apstiprināts 1898. gadā.
Dīzeļa atklājums un tam sekojošais izgudrojums bija pirmais, kas nodarbojās ar iekšdedzes dzinēja termodinamikas likumiem. Dīzeļdegvielas sadedzināšana izmanto dabisko fizisko siltuma pārneses procesu, kas tajā laikā bija ļoti radošs veids. Turklāt izgudrotājam bija vispārējs socioloģisks nolūks: Dīzelis vēlējās, lai dzinējs palīdzētu neatkarīgai nozarei konkurēt ar lielākiem uzņēmumiem.