柴油发电机组主要由机体组件与曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、启动装置等机构和系统组成。
1、机体：是柴油机的骨架，由它来支撑和安装其它部件，包括：缸体、缸套、缸盖、缸垫、油底壳、飞轮壳、正时齿轮壳、前后脚。
2曲柄连杆机构：是柴油机的主要运动件，它可以把燃料燃烧产生的能量，通过活塞，活塞销，连杆，曲轴、飞轮转变成机械能传出去。包括曲轴、连杆、活塞、活塞销、活塞销卡簧、活塞销衬套、活塞环、主轴瓦、连杆瓦、止推轴承、曲轴前后油封、飞轮、减震器等。
3、配气机构与进排气系统：配气机构由气门组（进气门、排气门、气门导管、气门座和气门弹簧等）及传动组（挺柱、挺杆、摇臂、摇臂轴、凸轮轴和正时齿轮等）组成，进排气系统是由空气滤清器、进气管、排气管与消声器等组成，配气机构与进排气系统的作用是按一定要求，适时地开启和关闭进、排气门，排出汽缸内的废气和吸人新鲜空气，保证柴油发电机组换气过程顺利进行。
4、燃油供给系统：柴油发电机组燃油供给系统的作用是将一定量的柴油，在一定的时间内，以一定的压力喷入燃烧室与空气混合，以便燃烧做功。它主要由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵（高压油泵）、喷油器、调速器等组成。
5、润滑系统：润滑系统的功用是将润滑油送到柴油发电机组各运动件的摩擦表面，起减摩、冷却、净化、密封和防锈等作用，以减小摩擦阻力和磨损，并带走摩擦产生的热量，从而保证柴油发电机组正常工作。它主要由机油泵、机油滤清器、机油散热器、各种阀门及润滑油道等组成。
6、冷却系统：冷却系统的功用是将柴油发电机组受热零件的热量传出，以保持柴油发电机组在最适宜的温度状态下工作，以获得良好的经济性、动力性和耐久性。冷却系统分为水冷和风冷两种。多数柴油发电机组采用水冷系统，它是以水作为冷却介质。也有少数柴油发电机组采用风冷系统。风冷却方式又称空气冷却方式，它是以空气作冷却介质，将柴油发电机组受热零部件的热量传送出去。这种冷却方式由风扇和导风罩等组成，为了增加散热面积，通常在汽缸盖和汽缸体上铸有散热片。
7、启动装置：柴油发电机组不能自行启动，必须借助外力才能使之运转着火燃烧，以达到自行运转状态。因此，柴油发电机组必须设有专用的启动装置。手摇启动的柴油发电机组设有启动爪；电机启动的装有启动电机；用压缩空气启动的装有压缩空气启动装置等。