柴油机在工作过程中可以输出功率。除了直接将燃料热能转化为机械能的燃烧室和曲柄连杆机构外，还必须有相应的机构和系统来保证，这些机构和系统是相互关联和协调的。不同类型和用途的柴油机具有不同的机构和系统形式，但其功能基本相同。柴油机主要由机体部件和曲柄连杆机构、配气机构和进排气系统、供油和调速系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等机构和系统组成。
（1）本体部件和曲柄连杆机构本体部件主要包括缸体、缸盖和曲轴箱。它是柴油机各机构系统的装配矩阵，其本身的许多部件是柴油机曲柄连杆机构、气门机构和进排气系统、供油和调速系统、润滑系统和冷却系统的部件。例如，气缸盖和活塞顶一起构成燃烧室空间，其上还设有许多零件、进排气通道和油道。热能转化为机械能需要通过曲柄连杆机构来完成。该机构是柴油机的主要运动部件，由活塞、连杆、曲轴、飞轮和曲轴箱组成。柴油机燃烧时，火花塞承受气体膨胀压力，通过连杆转动曲轴，将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，并向外输出动力。
（2）进气和排气系统的配气机构和配气机构由配气机构（进气门、排气门、气门导管、气门座和气门弹簧等）和传动机构（挺杆、挺杆、摇臂、摇臂轴、凸轮轴和正时齿轮等）组成。进排气系统由空气过滤器、进气管、排气管和消声器组成，配气机构和进排气系统的作用是按一定要求及时打开和关闭进排气门，排出缸内废气，吸收新鲜空气，从而保证柴油机通风过程的顺利进行。
（3）燃油供给和调速系统柴油机燃油供给和调速系统的功能是在一定的时间内，以一定的压力将一定量的柴油注入燃烧室，并与空气混合，使喷嘴燃烧和工作。它主要由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵（高压油泵）、喷油器、调速器等组成。
（4）润滑系统的作用是将润滑油输送到柴油机所有运动部件的摩擦面，以减少摩擦、冷却，净化、密封和防锈，从而降低摩擦阻力和磨损，带走摩擦产生的热量，从而保证柴油机的正常运行。主要由油泵、滤油器、油散热器、各种阀门和润滑油道组成。
（5）冷却系统的功能是将柴油机受热部件的热量传递，使柴油机保持在最合适的温度下工作，从而获得良好的经济性、动力性和耐久性。冷却系统分为水冷和风冷。大多数柴油发动机使用水冷却系统，该系统使用水作为冷却介质。一些柴油发动机也使用空气冷却系统。空气冷却，也称为空气冷却，使用空气作为冷却介质来传递柴油发动机加热部件的热量。这种冷却方法由风扇和导风罩组成。为了增加散热面积，通常在气缸盖和气缸体上铸造散热器。
（6）起动装置柴油机不能自行起动。必须靠外力操作，才能着火燃烧，实现自动操作。因此，柴油机配备了特殊的起动装置。手起动柴油机配有起动爪，电机配有起动电机等，用压缩空气起动的柴油机配有压缩空气起动装置等。
