高压油泵的工作过程分为三个冲程，即吸油冲程、回油冲程和抽油冲程。
当高压油泵处于吸油冲程时，它依靠活塞的向下运动来提供吸力。此时进油阀打开，可以吸油。
回油行程是将多余的燃油回流到低压端，所以当活塞刚开始向上运行时，进油阀仍然是开着的。
在油泵冲程开始时，活塞向上移动，在泵室中产生压力。当压力超过油轨中的压力时，出油阀将打开，从而将燃料泵入油轨。
高压油泵经常出现在一些缸内直喷发动机中，由于其喷射压力较高，所以需要高压油泵。
很多家用车或者suv车型都在使用缸内直喷发动机，缸内直喷发动机的高压油泵一般都在发动机舱内。
缸内直喷发动机能将燃油彻底雾化，使燃油与空气充分混合。缸内直喷发动机的动力比一般的进气道喷射发动机强。
因此，大多数新型汽车发动机将配备缸内直喷技术。
因为发动机工作时缸内压力比较高，所以缸内直喷发动机需要更高的喷射压力，这就需要高压油泵。
