柴油發電機組主要由機體組件與曲柄連桿機構、配氣機構與進排氣系統、燃油供給系統、潤滑系統、冷卻系統、啟動裝置等機構和系統組成。
1、機體：是柴油機的骨架，由它來支撐和安裝其它部件，包括：缸體、缸套、缸蓋、缸墊、油底殼、飛輪殼、正時齒輪殼、前后腳。
2曲柄連桿機構：是柴油機的主要運動件，它可以把燃料燃燒產生的能量，通過活塞，活塞銷，連桿，曲軸、飛輪轉變成機械能傳出去。包括曲軸、連桿、活塞、活塞銷、活塞銷卡簧、活塞銷襯套、活塞環、主軸瓦、連桿瓦、止推軸承、曲軸前后油封、飛輪、減震器等。
3、配氣機構與進排氣系統：配氣機構由氣門組（進氣門、排氣門、氣門導管、氣門座和氣門彈簧等）及傳動組（挺柱、挺桿、搖臂、搖臂軸、凸輪軸和正時齒輪等）組成，進排氣系統是由空氣濾清器、進氣管、排氣管與消聲器等組成，配氣機構與進排氣系統的作用是按一定要求，適時地開啟和關閉進、排氣門，排出汽缸內的廢氣和吸人新鮮空氣，保證柴油發電機組換氣過程順利進行。
4、燃油供給系統：柴油發電機組燃油供給系統的作用是將一定量的柴油，在一定的時間內，以一定的壓力噴入燃燒室與空氣混合，以便燃燒做功。它主要由柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵（高壓油泵）、噴油器、調速器等組成。
5、潤滑系統：潤滑系統的功用是將潤滑油送到柴油發電機組各運動件的摩擦表面，起減摩、冷卻、凈化、密封和防銹等作用，以減小摩擦阻力和磨損，并帶走摩擦產生的熱量，從而保證柴油發電機組正常工作。它主要由機油泵、機油濾清器、機油散熱器、各種閥門及潤滑油道等組成。
6、冷卻系統：冷卻系統的功用是將柴油發電機組受熱零件的熱量傳出，以保持柴油發電機組在最適宜的溫度狀態下工作，以獲得良好的經濟性、動力性和耐久性。冷卻系統分為水冷和風冷兩種。多數柴油發電機組采用水冷系統，它是以水作為冷卻介質。也有少數柴油發電機組采用風冷系統。風冷卻方式又稱空氣冷卻方式，它是以空氣作冷卻介質，將柴油發電機組受熱零部件的熱量傳送出去。這種冷卻方式由風扇和導風罩等組成，為了增加散熱面積，通常在汽缸蓋和汽缸體上鑄有散熱片。
7、啟動裝置：柴油發電機組不能自行啟動，必須借助外力才能使之運轉著火燃燒，以達到自行運轉狀態。因此，柴油發電機組必須設有專用的啟動裝置。手搖啟動的柴油發電機組設有啟動爪；電機啟動的裝有啟動電機；用壓縮空氣啟動的裝有壓縮空氣啟動裝置等。
