直动式溢流阀主要由阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺钉(或称手柄)组成。在常态下，阀芯在调压弹簧的作用下紧贴在阀座上，进油口P和出油口T 是不通的(即溢流阀为常闭型)。

当将溢流阀接入系统时，液压油就在阀芯上产生一个作用力，力的方向与弹簧力的方向相反，当进油口压力低于溢流阀的调定压力时,则阀芯不开启，此时进油口压力主要取决于外负载。当油液作用力大于弹簧力时，阀芯开启，油液从溢流口流回油箱。弹簧力随着溢流阀的开口量的增大而增大，直*与液压作用力相平衡。当溢流阀开始溢流时，其进油口处的压力基本稳定在调定值上，从而起到溢流稳压的作用。通过调压螺钉调节弹簧的预压缩量，可以调定溢流阀溢流压力值的大小。