מערך גנרטור דיזל מורכב בעיקר ממנוע דיזל, גנרטור (בדרך כלל גנרטור סינכרוני AC), מערכת בקרה ומערכות עזר (כמו קירור, דלק ופליטה).
עקרון התפעול שלו הוא שמנוע הדיזל שורף דיזל כדי לייצר אנרגיה מכנית, המניעה את הגנרטור להמיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. בהשוואה לסוגים אחרים של גנרטורים, ערכות גנרטור דיזל מציעות יעילות תרמית גבוהה, צריכת דלק נמוכה וכוח פלט יציב.
מנועי דיזל משתמשים בדרך כלל בהצתה של דחיסה, המציעה יחס דחיסה גבוה יותר ושיפור יעילות הבעירה בהשוואה למנועי בנזין. זה הופך את ערכות גנרטור דיזל חסכוניות יותר לאורך תקופות פעולה מורחבות. יתר על כן, דיזל דלק מציע יציבות אחסון מעולה ותנודתיות נמוכה, מה שהופך אותו מתאים לצרכי כוח גיבוי לטווח הארוך.