气缸通过压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的移动方向。
当从气缸的无杆腔输入压缩空气时，并从气缸的有杆腔排气，气缸腔内的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。
通过控制气缸的有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。
汽缸有四个工作步骤，即吸压爆排四个冲程，曲轴旋转720度完成一个做功步骤。
1、进气冲程
进气冲程是实现吸进新鲜空气的过程。
靠飞轮旋转惯性的作用车动曲轴，将活塞由上止点位置逐渐拉向下止点，这时通过配气机构开启进气门、关闭排气门，随着活塞向下移动，气缸内的容积逐渐增大，产生真空吸力，新鲜空气不断地被吸进气缸。
活塞移动到下止点（即活塞移动一冲程），进气冲程结束，进气门关闭。
2、压缩冲程
在飞轮带动下，曲轴继续旋转推动活塞由下止点向上止点运动。
这时进、排气门均关闭，在活塞移动中气缸内的容积逐渐减小，而气体的压力和温度逐渐升高。
当活塞移动到上止点时，气缸内气体的压力可达到2940～4410千帕（30～45千克力.平方厘米），温度可达500～700摄试度（比柴油的自燃温度高150～250摄试度）。
至此活塞移动了第二个冲程，曲轴累计回转了一圈，压缩冲程终了。
3、作功冲程
当压缩冲程接近终了时，进、排气门继续关闭，喷油器开始向气缸内喷入雾状柴油，在气缸内高温空气的作用下，油雾很快被蒸发，并与高温空气混合成可燃混合气体而迅速自行着火燃烧，放出大量热能，使气缸内气体受热发生猛烈膨胀，气体的压力迅速增到5900～8800千帕（60～90千克力/平方厘米），温度可达1500～2000摄试度。
从而产生很大的推力迫使活塞从上止点向下止点运动，并通过连杆使曲轴旋转，从而带动飞轮旋转，起储能作用，将柴油发出的热能转变为曲轴旋转的机械能。
随着活塞向下止点运动，气缸内气体的压力和温度下降。
至活塞移动到下止点，曲轴累计回转了一圈半，作功冲程终了。
4、排气冲程
由飞轮带动，曲轴继续旋转，活塞由下止点移向上止点，通过配气机构开启排气门，气缸中燃烧后的废气被向上运动的活塞挤压，经排气门排出气缸，排气的温度为300～500摄试度，压力为103～122千帕（1.05～1.25千克力/平方厘米），活塞到达上止点时，排气冲程结束，排气门关闭。
至此，活塞移动了四个冲程，曲轴累计回转两圈。
上述四个冲程完成后，即完成了一个工作循环。
当活塞再次从上止点移向下止点时，又开始了第二个工作循环。
这样周而复始，柴油机连续运转，不断向外输出动力。
在这个工和循环中曲轴回转了两圈，活塞经过了四个冲程，所以称这种柴油机为四冲程柴油机。
气缸属于驱动。
气缸的原理，是通过活塞增加气压，然后气压传动将压缩空气的压力转换为机械能，驱动机构直线往复运动，或摆动和旋转运动。
具体过程是无杆腔输入压缩空气，有杆腔排气，气缸两腔的压力差，作用在活塞上所形成的力，推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回，若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞就能做往复直线运动。
