柱塞缸是液壓缸的一種結構形式，其工作原理主要基於液體在封閉容器內傳遞力和能量的原理。具體來說，當油液通過入口閥門進入液壓缸時，壓力將油液推向柱塞，使柱塞受到壓力力的作用並開始向外移動。此時，活塞與柱塞聯動，實現相對運動，從而推動物體完成工作。當缸內壓力減小時，油液則通過出口閥門流回油箱。
單柱塞缸只能實現一個方向的運動，反向運動需要靠外力來完成。但是，通過組合兩個柱塞缸，可以利用壓力油實現往復運動。柱塞缸運動時，由缸蓋上的導向套來導向，因此缸筒內壁不需要精加工，這使得柱塞缸特別適用於行程較長的場合。
另外，柱塞缸又分為徑向柱塞缸和軸向柱塞缸。以軸向柱塞泵為例，它基於柱塞原理，泵上有兩個方向相反的止回閥。當柱塞朝一個方向移動時，缸內出現負壓，這時一個單向閥打開，液體被吸入缸內。當柱塞向另一個方向運動時，將液體壓縮後，另一個單向閥打開，吸入缸內的液體被排出。這種工作模式在連續運動後形成連續供油。