机油泵的工作原理是：当发动机工作时，凸轮轴上的驱动齿轮带动机油泵的传动齿轮，使固定在主动齿轮轴上的主动齿轮旋转，从而带动从动齿轮作反方向的旋转，将机油从进油腔沿齿隙与泵壁送至出油腔。这样，进油腔处便形成低压而产生吸力，把油底壳内的机油吸进油腔。由于主、从动齿轮不断地旋转，机油便不断地被压送到需要的部位。
机油泵按结构形式可分为齿轮式和转子式两类。齿轮式机油泵又分外啮合齿轮式和内啮合齿轮式。
外啮合齿轮式机油泵壳体内装有一个主动齿轮和一个从动齿轮。齿轮与壳体内壁之间的很小，壳体上有进油口。工作时，齿轮旋转进油腔的容积由于轮齿向脱离啮合方向运动而增大，腔内产生一定的真空度，机油便从进油口被吸入并充满进油腔。齿轮旋转时把齿间所存的机油带至出油腔内。由于出油腔一侧轮齿进入啮合，出油腔容积减小，油压升高，机油便经出油口被送到发动机油道中。机油泵通常由上的螺旋齿轮或曲轴前端驱动。在发动机工作时，机油泵不断工作，从而保证机油在润滑油路中不断循环。
当齿轮进入啮合时，啮合齿之间的机油，由于容积变小，在齿轮间产生很大的推力。为此，在泵盖上铣出一条卸压槽，使轮齿啮合时齿间挤出的机油可以通过卸压槽流向出油腔。在机油泵盖上装有限压阀，它可将主油道的油压控制在正常范围内0.15~0.9MPa。在限压阀的柱塞端头开有一个径向环槽，用来储存进入配合表面的磨屑和杂质，以保证柱塞运动灵活。