Gambar di atas menjelaskan mengenai langkah pertama sampai langkah ke empat pada siklus mesin diesel 4 langkah. Urutan gambar dari kiri ke kanan memperlihatkan kondisi: langkah hisap, langkah kompresi, langkah power (ledakan) dan langkah buang. Terdiri dari 4 langkah aktifitas, itulah sebabnya mengapa mesin ini disebut mesin 4 langkah atau 4 tak. Berikut ini penjelasan detailnya:

• 1. Langkah Hisap (suction/intake stroke).

Pada fase ini terjadi proses penghisapan udara yang telah bercampur dengan bahan bakar. Piston bergerak dari titik mati atas turun menuju ke titik mati bawah bersama katub hisap yang posisinya terbuka. Kondisi vakum pada ruang bakar inilah yang menyebabkan udara dan bahan bakar masuk. Bahan bakar yang telah bercampur dengan udara ini akan terhisap masuk melewati katup hisap yang posisinya dalam keadaan terbuka. Pada mesin-mesin yang dilengkapi dengan komponen turbocharger, volume udara yang masuk menuju ke ruang bakar jumlahnya akan lebih banyak dibandingkan dengan mesin yang tidak menggunakan turbocharger.Turbocharger akan mendorong udara masuk kedalam mesin dengan menggunakan compressor wheel.

• 2. Langkah Kompresi (compression stroke).

Ketika proses hisap (langkah pertama), piston mencapai titik mati bawah. Langah kompresi dimulai ketika piston dari titik mati bawah naik menuju titik mati atas. Pada proses ini terjadi proses kompresi atau pemampatan bahan bakar yang telah bercampur dengan udara sehingga tekanannya naik. Pada langkah kompresi, semua katup posisi menutup. Katup posisinya harus tertutup rapat, agar bahan bakar terkompresi maksimal. Kompresi rasionya berkisar diantara 19 : 1 sampai 23 : 1. Pada proses kompresi ini akan menghasilkan panas kompresi (heat compression) yang tinggi. Nilainya berkisar 1000 oF pada ruang bakar. Beberapa derajat ketika piston belum mencapai titik mati atas solar akan di-injeksikan melalui nozle menuju ruang bakar untuk persiapan diledakkan. Solar yang diinjeksikan bentuknya sangat lembut, seperti kabut dipagi hari, karena penginjeksiannya dilakukan menggunakan tekanan tinggi. Ketika solar disemprotkan, maka campuran antara solar dan udara di dalam ruang bakar mulai terbakar akibat terkena panas yang dihasilkan oleh heat compression.

• 3. Langkah Tenaga (power stroke)

Pada proses ketiga ini terjadi proser produksi tenaga. Tenaga mesin dihasilkan oleh ledakan campuran bahan bakar dan udara yang bertekanan tinggi. Proses pembakaran berlangsung ketika piston mencapai titik mati atas, dan didorong sampai ke titik mati bawah. Pada langkah inilah, tenaga gerak dihasilkan oleh mesin. Setelah piston mencapai titik mati bawah, maka piston akan melanjutkan ke langkah ke-4.

• 4. Langkah Pembuangan (exhaust stroke)

Ketika piston berada pada titik mati bawah, maka piston akan naik lagi menuju itik mati atas untuk melakukan proses pembuangan hasil pembakaran. Hasil pembakaran dibuang melalui katup buang yang posisinya terbuka. Gas sisa pembakaran di dorong keluar menuju knalpot. Dari knalpot, maka hasil pembuangan akan dibuang ke udara bebas dan dilepas menuju atmosfir. Pada mesin diesel yang menggunakan komponen turbocharger, sisa bahan bakar sebelum masuk ke knalpot, dimanfaatkan untuk memutar kipas-kipas pada turbin turbin wheel yang terdapat pada turbocharger.

Selama mesin hidup, maka siklus diatas terjadi secara terus-menerus pada mesin diesel (mesin berbahan bakar solar.) Mesin 4-tak berbahan bakar bensin juga melakukan langkah yang sama. Bedanya terdapat pada beberapa komponen yang terlibat.