直动式溢流阀的工作原理主要依赖于阀芯在液压油作用力和弹簧力之间的平衡移动。具体来说，当系统压力低于溢流阀设定的调定压力时，阀芯保持关闭状态，此时，进油口的压力主要由外负载决定。
随着压力的升高，当液压油在阀芯上产生的作用力超过弹簧力时，阀芯开启，多余的油液从溢流口流回油箱。弹簧力随着阀芯开启程度的增加而增大，直到与液压作用力达到新的平衡状态。
此时，进油口处的压力将稳定在调定值附近，实现溢流稳压的效果.
直动式溢流阀通常由阀体、阀芯、弹簧、调整螺钉和压力调整套等组成。阀芯的设计可以是滑阀式、锥阀式或球阀式等，但其工作原理基本相同。压力油直接作用在阀芯下端，当作用力超过弹簧预调力时，
阀芯开启，油液经此溢出。当压力降低时，弹簧力使阀芯关闭，从而控制液体的流量和系统的压力.