当柱塞上升至“上止点”后往下移动，柱塞倾斜槽又会与吸相遇，柴油又被吸进柱塞套里面，再次重复上述的动作。直列式喷油泵每一组柱塞系统对应一个气缸，4个气缸就有4组柱塞系统，因此体积比较大，多用在中型以上汽车。例如公共汽车和大货车上的柴油机一般用直列式喷油泵。
轿车及轻型汽车柴油机上的喷油泵一般是分配型，具有体积小重量轻，零件少构造简单的优点。它用两组柱塞系统（或者一组柱塞系统）加压，柴油分别送入各个喷油嘴。它的基本工作原理就是在泵里面有两组对置柱塞安装在叶轮上，叶轮被发动机带动转动时，柱塞也随之转动，由于凸轮环的凸起部分压动柱塞，使柱塞发挥象泵的作用一样向叶轮的送油孔压送柴油，这时送出去的柴油充满了分配器处，然后按各气缸顺序排列喷射。
