直動式溢流閥主要由閥體、閥芯、調壓彈簧和調壓螺釘(或稱手柄)組成。在常態下，閥芯在調壓彈簧的作用下緊貼在閥座上，進油口P和出油口T 是不通的(即溢流閥為常閉型)。

當將溢流閥接入系統時，液壓油就在閥芯上產生一個作用力，力的方向與彈簧力的方向相反，當進油口壓力低於溢流閥的調定壓力時,則閥芯不開啟，此時進油口壓力主要取決於外負載。當油液作用力大於彈簧力時，閥芯開啟，油液從溢流口流回油箱。彈簧力隨著溢流閥的開口量的增大而增大，直*與液壓作用力相平衡。當溢流閥開始溢流時，其進油口處的壓力基本穩定在調定值上，從而起到溢流穩壓的作用。通過調壓螺釘調節彈簧的預壓縮量，可以調定溢流閥溢流壓力值的大小。