柴油機驅動發電機運轉，將柴油的能量轉化為電能。
在柴油機汽缸內，經過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經過連桿變成了推動曲軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。
將無刷同步交流發電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉帶動發電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能產生電流。
柴油發電機組屬自備電站交流供電設備的一種類型，是一種小型獨立的發電設備，以內燃機作動力，驅動同步交流發電機而發電。
柴油發電機組由柴油機、交流同步發電機、控制屏以及底盤、聯軸器、散熱器、燃油箱等組成。有的還裝設有消聲器和外罩。柴油機和發電機的軸間采用直接聯接方式。通常主軸上還裝有飛輪以增加運行的平穩度。柴油發電機組一般是由制造廠家裝配為成套機組供應；也有的是根據電力負荷及其特性，確定發電機的容量和臺數后，再選擇驅動發電機的柴油機。燃料系統和起動空氣系統的設備可以每臺單獨配置，也可以多臺機組集中配置。
3）應急機組
對市電突然中斷將造成較大損失或人身事故的用電設備，常設置應急發電機組對這些設備緊急供電，如高層建筑的消防系統、疏散照明、電梯、自動化生產線的控制系統、重要的通信系統以及正在跟病人做重要手術的醫療設備等。這類機組應能在市電突然中斷時，能迅速啟動運行，并在短時間內向負載提供穩定的交流電源，以保證及時地向負載供電，這種機組自動化程度要求較高。
按照控制和操作的方式分類，可分為現場操作發電機組、隔室操作發電機組和自動化發電機組。
1） 現場操作發電機組。操作人員在機房內對發電機組進行啟動、合閘、調速、分閘、停機等操作。這類發電機組運行時所產生的振動、噪聲、油霧和廢氣對操作人員的身體有不良影響。
2） 隔室操作發電機組，這類發電機組的機房和控制室分開設置，操作人員在操作室內對機房內的柴油發電機組進行啟動、調速、停機等操作，并對機組的運行參數進行監測，對機房內的輔機也實施集中控制。隔室操作可改善操作人員的工作環境。
3） 自動化發電機組。經過各有關單位的多年研究，柴油發電機組的自動化可實現無人值守，其中包括機組自啟動、自動調壓、自動調頻、調載、自動并車、按負荷大小自動增減機組、自動處理故障、自動記錄打印機組可在市電中斷后10-15s自動啟動，代替市電進行供電。
