向噴油器定時定量供給高壓燃油的部件。它是柴油機噴油系統的主要組成部分。柴油機中常用的有柱塞式噴油泵和分配式噴油泵。柱塞式噴油泵性能良好，使用可靠，已獲得廣泛應用。分配式噴油泵是20世紀50年代後期出現的一種新型噴油泵，它的優點是輕小、成本低、使用方便。
柱塞式噴油泵 圖為柱塞式噴油泵的泵油原理。柱塞的圓柱表面上銑有斜槽或螺旋槽，槽的內腔與柱塞上面的泵腔由孔道連通。柱塞套上上有兩個油孔，都與噴油泵泵體上的低壓油腔相通。柱塞安裝在柱塞套內，兩者精密配合，稱為柱塞偶件。柱塞偶件的上方裝有出油閥偶件，即出油閥和出油閥座。出油閥彈簧將出油閥壓在出油閥座上。柱塞由凸輪驅動在柱塞套內作直線往復運動。當柱塞在圖中a位置時，兩個油孔與泵腔相通，柴油經過油孔被吸入並充滿泵腔。當柱塞上行，其上部將兩油孔完全封閉，再繼續上升（圖中b），則油腔內柴油壓力增高，當足以克服出油閥彈簧作用力時出油閥上升，離開出油閥座，燃油便經閥座處通道供給噴油器。柱塞在圖中c位置時，斜槽與油孔相通，即泵腔與低壓油腔接通，此時燃油又回流至低壓油腔，泵腔的油壓也迅速下降。出油閥在彈簧作用下立即回位，噴油泵遂停止供油。噴油泵隻是在柱塞完全封閉兩油孔之後，到柱塞斜槽與油孔開始接通這一柱塞行程內才向噴油器供油，這一段行程稱為柱塞有效行程。每次泵油量的大小取決於柱塞有效行程。
柱塞式噴油泵又可分單體泵和多缸柱塞泵。單體泵直接裝在機體上，由柴油機凸輪軸上噴油凸輪驅動，主要用於小型單缸和大、中型多缸柴油機。這種泵可分別裝在相應氣缸的附近，各缸高壓油管可以縮短而且長度相等，因而能減少管內液力效應的不良影響，有利於噴油均勻和穩定。多缸柱塞泵是在同一殼體內裝有與氣缸數相同的泵油偶件，柱塞由泵內凸輪驅動。這種整體結構既便於安裝，又可作為單獨部件拆下來進行校準和維修。它主要用於中小功率多缸高速柴油機。
分配式噴油泵 用單柱塞或一對柱塞(對置柱塞)泵油，由分配轉子或分配孔向相應氣缸的噴油器供油。與多缸柱塞泵相比，這種噴油泵較為輕小，所需零件少，制造成本低，特別適於噴油壓力不太高的小型高速多缸柴油機。
強化型噴油泵 隨著柴油機轉速和平均有效壓力的不斷提高，噴油壓力也必須相應提高，特別是高增壓柴油機要求更高的噴油壓力。一般噴油泵的最大噴油壓力不超過40～60兆帕，難以滿足需要，於是出現瞭強化型多缸噴油泵。它一般采用整體密閉的殼體，以提高剛度和強度。多缸柱塞泵最高允許噴油壓力可達80～130兆帕，強化型單體泵甚至可達100～150兆帕。