曲軸作為發動機核心零件之一，柴油機的全部功率都通過它輸出。在作功行程中，把活塞連桿組傳來的力轉變為扭矩輸送給底盤，在其他行程中，帶動活塞連桿組完成進氣、壓縮、排氣行程的工作。此外還有驅動配氣機構和其他裝置的作用。
    曲軸飛輪組主要由曲軸、主軸承和飛輪等零件組成。曲軸的功用是將連桿傳來的力變為扭矩，再通過飛輪向外輸出功率，并通過齒輪或皮帶輪驅動柴油機各機構和各系統進行工作。曲軸由主軸頸、連桿軸頸、曲柄、曲軸前端和曲軸后端五部分組成。
    主軸頸由主軸承支撐。連桿軸頸繞主軸頸中線旋轉。曲柄連接主軸頸與連桿軸頸。一個連桿軸頸與兩端的曲柄構成曲拐。在曲柄的相反方向增設有平衡塊，用來抵消曲軸旋轉時的離心力，以減輕柴油機的振動。
    主軸頸和連桿軸頸之間有斜向油道相通。有些柴油機曲軸連桿軸頸部分制有離心凈油腔，當曲軸旋轉時，進入油腔機油的雜質和膠體被甩到油腔壁上，經凈化的機油進入連桿軸頸和軸瓦之間。凈油腔的加工孔用螺塞密封，使用一段時間后，應擰下螺塞，清洗油腔。
    曲軸前端裝起動爪、曲軸正時齒輪和皮帶輪。曲軸后端有飛輪接盤，通過螺栓與飛輪連接。