Dyzeliniai varikliai naudoja dyzelinį ciklą energijai gaminti iš skystojo kuro. Kaip ir cikle, kurį atlieka vidaus degimo variklis, dyzelinis variklis skystą kurą paverčia energija, sukurdamas mažų sprogimų seriją. Tai daroma kaitinant nedidelį kuro kiekį iki temperatūros, kurioje skystasis kuras virsta dujomis ir sudega. Dyzelino ciklas susideda iš keturių žingsnių – variklis įsiurbia orą, suspaudžia tą orą, įsiurbia degalus ir galiausiai išleidžia išmetamąsias dujas. Varikliui išleidus išmetamąsias dujas, ciklas vėl prasideda ir tęsiasi tol, kol variklis išjungiamas arba baigiasi degalai.
Pirmajame dyzelino ciklo etape, kuris vadinamas indukciniu taktu, oras patenka į variklį. Oro kiekis, patenkantis į variklį, yra svarbus jo efektyvumui. Nors oras į kamerą patenka pats, į kamerą prispaudus daugiau oro, padidėja variklio efektyvumas, todėl dauguma šiuolaikinių dyzelinių variklių naudoja turbokompresorių, kad į kamerą įstumtų papildomą orą.
Suspaudimas, kuris yra antrasis dyzelino ciklo žingsnis, apima oro prispaudimą į mažesnę erdvę, kurią jis iš pradžių užėmė. Kai oras suspaudžiamas, jis įkaista. Dyzeliniame variklyje šios šilumos pakanka, kad kuras, patekęs į kamerą, užsidegtų.
Degalai į dyzelinį variklį patenka trečiajame dyzelinio ciklo etape. Šis veiksmas vadinamas suspaudimu. Degalai į kamerą įleidžiami tik labai mažais kiekiais vienu metu – šį procesą valdo kuro purkštukas. Kai degalai patenka į variklį, jis iš karto užsidega, maitindamas sistemą, priversdamas judėti įvairias mechanines dalis. Stūmoklis judinamas linijiniu būdu, o alkūninio veleno energija paverčiama sukimosi momentu ir perduodama smagračiui.
Išmetamosios dujos, kurios yra šalutinis dyzelino ciklo produktas, išleidžiamos iš kameros per išmetimo vožtuvą. Šis paskutinis ciklo etapas yra žinomas kaip išmetimo žingsnis. Išmetimo dujoms išėjus iš kameros arba kai kurių konstrukcijų atveju, kai jos išeina, į sistemą vėl tiekiamas naujas oras ir ciklas prasideda iš naujo.