康明斯油泵的工作原理主要包括吸油和壓油過程以及油量調節兩部分。

在吸油和壓油過程中，當轉子盤旋轉時，滾子被離心力向外壓，像旋轉的油封一樣，轉子旋轉，泵起作用。當柱塞處于低位時，油孔打開，燃油迅速充滿油室。當凸輪推壓滾輪體的滾輪時，柱塞上升，從柱塞開始向上移動，直到油孔被柱塞上端面堵住，此時開始壓油。當油壓超過出油閥的彈簧力和上限油壓時，出油閥被推開，燃油被壓入油管，送往噴油器。柱塞套上的進油孔被完全堵塞的時刻是理論供油起點。當柱塞繼續上升，直到螺旋斜面脫離回油孔，高壓油回流，油壓下降，出油閥關閉，噴油器停止噴油，此時雖柱塞繼續上行，但供油終止。回油孔被斜邊打開的時刻是理論供油終點。在柱塞向上運動的整個過程中，中間的行程是壓油過程，稱為有效行程。

在油量調節方面，為適應柴油機負荷要求，供油量需在最大供油量到零供油量范圍內調節。這通過齒桿、轉動套使噴油泵的全部柱塞同時轉動實現。當柱塞轉動時，供油開始時間不變，供油終了時間因斜邊對回油孔位置改變而變更。隨著轉動角度不同，有效行程改變，供油量也隨之變化。轉動角度越大，供油量越大；角度較小，斷油早，供油量小。柴油機停機時，將柱塞上的縱向槽轉到正對回油孔，此時整個行程無壓油過程，供油量為零。這種通過改變供油終點時刻來調節供油量的方法稱為供油終點調節法。