直動式溢流閥的工作原理是簡單地為控制液壓而設計的。液壓直動式益流閥常安裝在各種液壓系統中，作為壓力調節或保持系統正常工作階段的壓力。
壓力機直動式溢流閥工作原理：
從控制理論來看，直動式溢流閥是一種閉環自動控制的液壓元件，下圖是對溢流閥閉環自動控制的簡單描述。輸入壓力為彈簧預置壓力，輸出壓力為受控壓力（入口壓力），由受控壓力產生的液壓力回到有效面積的閥芯上，該力與彈簧力進行北較，即是自動調節減壓閥的節流開口面積，使受控壓力基本處于恒定狀態。
下圖是直動式溢流閥的一般結構，例如直動式益流閥由閥體、閥芯和調節機構（包括：調壓螺釘、調壓彈簧)等主要部件組成。閥體左右兩側分別設計有進油口P(連接液壓泵和受控液壓油路)和出油口T(連接油箱)，除上述部件外，還有阻尼孔和內有時需要排放口。
閥芯上的流體力與直動式溢流閥中的彈簧力直接平衡。見圖B,閥芯抵抗彈簧力處于關閉位置，油口P、T分別隔離。當進入的液壓上升到高于彈簧力的預置壓力時，閥芯升起并打開P口，液壓油從出油口T壓出。閥芯根據流體的不同處于不同的位置流量，但提升閥的移動距離很小，因此，只要在進油口打開一點間隙，液壓油就會流入直動式溢流閥。對于直接作用式溢流閥，入口P上的壓力基本上是恒定的。
當進口壓力下降時，彈簧力大到足以使閥芯處于關閉位置，但彈簧力可通過調節預置壓力改變，改變不同剛度的單簧以改變壓力調節范圍。節流孔作為動態液壓阻尼，用于最大限度地減少各種壓力引起的閥芯振動，以提高閥門的穩定性。閥芯表面與閥殼孔，之間的小間隙有少量泄漏，彈簧腔內的泄漏油經內通道8直接流至出口T口，這種泄油方式稱為內泄油。
下圖C是具有不同內部結構的直動式溢流閥的圖片。圖C-1、C2為直動式溢流閥升降式和提升式；圖C3、C-4、C-5為直動式溢流閥的閥芯式、節流孔式閥芯和差動閥芯式。
直動式溢流閥的特點是結構簡單，靈敏度高，但壓力受溢流量影響較大，因此靜態調節偏差（設定壓力與開啟壓力之差)大，動態特性因不同結構配置，如提升式、球式等直動式溢流閥，響應速度快，動作靈敏，但穩定性差，噪音大，常用作安全閥和泄壓閥的先導閥?；y式直動式溢流閥壓力響應慢，壓力調節范圍大，運行穩定性好。
