ガバナーからポンプ内に伸びるラックが、カムとプランジャーの間に置かれた、外周に斜めの溝を持つスリーブを回転（正転・逆転）させることで、溝に組み合わされたプランジャーの位置が変化（上下）し、その圧縮ストロークの変化で噴射量の制御（増減）を行う。
噴射時期の制御は、エンジンの回転を利用した遠心式のタイマーが、噴射ポンプ内のカムシャフトの位相を変化させることで行う。
このように、噴射量や噴射時期の制御は、スプリングやカム、おもり等を組み合わせた機械制御が中心だが、一部に電子制御を取り入れたタイプも存在する。
カム周りの潤滑にはエンジンオイルが使われており、燃料と潤滑油が分離されているため、重油や粗悪燃料にも対応できる。インジェクター（噴射ノズル）にはニードルバルブ（針弁）型が組み合わされ、副室式では単孔型、直接噴射式では多孔型が用いられる。
分配型噴射ポンプ.
潤滑を燃料に依存する構造上、燃料の性状に敏感で、特に水分や灯油（炭素）分の多い不正軽油を使用すると潤滑不良による故障を招きやすい。
電子制御噴射ポンプ.
独立型噴射ポンプ.
各シリンダー毎に個別の噴射ポンプが設けられているタイプ。
加圧や噴射量制御はカムとプランジャーによるもので、単気筒用の列型と同様の構成であり、ポンプ自体の駆動力もカムシャフトによって行う。この形式の利点は列型と同等の特徴を持ちながらもシリンダー数の増大に合わせてポンプを追加することで、エンジンに合わせて容易に噴射量を拡張できるという点にある。船舶や産業用の大型ディーゼルエンジンは、単気筒エンジンを繋ぎあわせて多気筒化するモジュラー設計が多いことや、各気筒の噴射特性の均一化のため燃料配管を等長にする必要があるため、大型エンジンではポンプを集約しても燃料配管が不用に長くなることなどから、このような方式が定着している。
気筒数別に複数の噴射ポンプを作り分ける必要が無いことから、共通化によって部品の種類を削減でき、整備や交換も個別に行えるなど、メーカーとユーザーの双方にコスト低減のメリットがある。
ユニットインジェクタ式.
ユニットインジェクタ式噴射ポンプは、シリンダー上部に注射器のように取り付け、パスカルの原理を応用し、カムによって噴射する。
コモンレール式.