直动式溢流阀的工作原理是简单地为控制液压而设计的。液压直动式益流阀常安装在各种液压系统中，作为压力调节或保持系统正常工作阶段的压力。
压力机直动式溢流阀工作原理：
从控制理论来看，直动式溢流阀是一种闭环自动控制的液压元件，下图是对溢流阀闭环自动控制的简单描述。输入压力为弹簧预置压力，输出压力为受控压力（入口压力），由受控压力产生的液压力回到有效面积的阀芯上，该力与弹簧力进行北较，即是自动调节减压阀的节流开口面积，使受控压力基本处于恒定状态。
下图是直动式溢流阀的一般结构，例如直动式益流阀由阀体、阀芯和调节机构（包括：调压螺钉、调压弹簧)等主要部件组成。阀体左右两侧分别设计有进油口P(连接液压泵和受控液压油路)和出油口T(连接油箱)，除上述部件外，还有阻尼孔和内有时需要排放口。
阀芯上的流体力与直动式溢流阀中的弹簧力直接平衡。见图B,阀芯抵抗弹簧力处于关闭位置，油口P、T分别隔离。当进入的液压上升到高于弹簧力的预置压力时，阀芯升起并打开P口，液压油从出油口T压出。阀芯根据流体的不同处于不同的位置流量，但提升阀的移动距离很小，因此，只要在进油口打开一点间隙，液压油就会流入直动式溢流阀。对于直接作用式溢流阀，入口P上的压力基本上是恒定的。
当进口压力下降时，弹簧力大到足以使阀芯处于关闭位置，但弹簧力可通过调节预置压力改变，改变不同刚度的单簧以改变压力调节范围。节流孔作为动态液压阻尼，用于最大限度地减少各种压力引起的阀芯振动，以提高阀门的稳定性。阀芯表面与阀壳孔，之间的小间隙有少量泄漏，弹簧腔内的泄漏油经内通道8直接流至出口T口，这种泄油方式称为内泄油。
下图C是具有不同内部结构的直动式溢流阀的图片。图C-1、C2为直动式溢流阀升降式和提升式；图C3、C-4、C-5为直动式溢流阀的阀芯式、节流孔式阀芯和差动阀芯式。
直动式溢流阀的特点是结构简单，灵敏度高，但压力受溢流量影响较大，因此静态调节偏差（设定压力与开启压力之差)大，动态特性因不同结构配置，如提升式、球式等直动式溢流阀，响应速度快，动作灵敏，但稳定性差，噪音大，常用作安全阀和泄压阀的先导阀。滑阀式直动式溢流阀压力响应慢，压力调节范围大，运行稳定性好。
