高壓柱塞泵柱塞往復運動的總行程L恒定，這由凸輪的升程確定。每個柱塞周期的供油量取決于供油沖程。供油沖程是可變的，不受凸輪軸的控制。加油開始時間不隨加油行程而變化，旋轉柱塞可以改變燃料供應的結束時間，從而改變燃料供應量。柱塞泵工作時，注射泵凸輪軸上的凸輪和柱塞彈簧迫使柱塞上下往復運動以完成泵送任務。抽水過程可分為以下兩個階段。

1、進油過程

當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運動，柱塞上部空間（稱為泵油室）產生真空度，當柱塞上端面把柱塞套上的進油孔打開后，充滿在油泵上體油道內的柴油經油孔進入泵油室，柱塞運動到下止點，進油結束。

2、回油過程

柱塞向上供油，當上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時便開始了下一個循環。

柱塞泵以一個柱塞為原理介紹，一個柱塞泵上有兩個單向閥，并且方向相反，柱塞向一個方向運動時缸內出現負壓，這時一個單向閥打開液體被吸入缸內，柱塞向另一個方向運動時，將液體壓縮后另一個單向閥被打開，被吸入缸內的液體被排出。這種工作方式連續運動后就形成了連續供油。