油泵系列的工作原理有多種。

常見的燃油泵裝在油箱內，由渦輪泵、卸壓閥、殘留壓力單向閥組成。渦輪泵由電動機帶動葉輪從油箱吸出燃油，電動機靠燃油冷卻和潤滑，油量減少可能燒壞電動機。卸壓閥在油泵出口壓力高時打開卸油，殘留壓力單向閥在油泵停止工作時關閉，保留殘油壓力便于再次啟動，油泵開關受發動機轉速信號控制。

轉子式機油泵工作時，內轉子旋轉帶動外轉子轉動，其齒形齒廓線設計使轉子在任何位置時都能保持點接觸，形成四個工作腔。工作腔從吸油腔轉過時容積增大產生真空，機油從進油孔吸入；轉到與壓油腔相通位置時容積變小油壓升高，機油從出油孔壓入潤滑油道。它結構緊湊、供油均勻、吸油真空度高、泵油量大，轎車發動機廣泛采用。

發動機運轉時，凸輪軸上的主動齒輪帶動機油泵傳動齒輪，使主動齒輪轉動，從動齒輪反方向轉動，油通過進油腔沿齒隙和泵壁被輸送出進油腔，在進油腔形成吸力，隨著主、從動齒輪轉動，將機油壓到發動機各部位表面。

液壓站油泵主要有齒輪泵、鼓式泵、活塞泵等類型。齒輪泵由兩個相互嚙合的齒輪組成，轉動時將液體從吸入口吸入并壓縮到高壓油管中，流量和壓力穩定但噪音大。鼓式泵由多個齒輪組成的鼓形轉子和內外殼體組成，流量和壓力穩定且噪音較小。活塞泵由多個活塞和氣缸組成，活塞在氣缸內往復運動，流量和壓力可調節但成本高。液壓站油泵工作基于容積變化原理，轉子或活塞在機械驅動下轉動或往復運動，將液體從油箱吸入并壓縮到高壓油管中，高壓油管壓力推動液壓缸或液壓馬達中活塞實現機械設備運動或控制，液體在液壓系統中不斷循環完成一次次液壓動作。

國內外汽車柴油機的油泵由少數專業工廠生產，結構簡單緊湊，使用維護方便，自吸性好，最高溫度能達 300℃，吸油能力和壓力通過柱塞套里的運動完成，當柱塞處于低位時，柱塞套上兩個油孔打開，燃油很快充滿油室。