油泵的工作原理主要涉及柱塞在柱塞套內的往復運動，這一運動實現吸油和壓油過程。具體來說：
當柱塞位於較低位置時，柱塞套上的油孔打開，允許燃油快速注滿油室。
隨著凸輪的轉動，推動柱塞上升，燃油從油室中被擠出並流向油道。此階段稱為預行程。
當柱塞繼續上升並遮擋油孔時，開始壓油過程。油室內油壓隨之升高。
當油壓超過出油閥的彈簧彈力和上部油壓時，出油閥被頂開，燃油被壓入油管並送往噴油器。
此外，對於汽車油泵，其工作原理還包括通過油泵的工作單元抽取機油，使用濾油器對油進行過濾，然後將油輸送到主油路和需要潤滑的各個部位。機油泵的工作則是由凸輪軸上的驅動齒輪帶動，通過主動齒輪和從動齒輪的反方向旋轉將機油從進油腔送至出油腔。