溢流閥工作時，是利用彈簧的壓力來調節、控制液壓油的壓力大小。當液壓油的壓力小于工作需要壓力時，閥芯被彈簧壓在液壓油的流入口，當液壓油的壓力超過其工作允許壓力即大于彈簧壓力時，閥芯被液壓油頂起，液壓油流入，方向右側口流出，回油箱。液壓油的壓力越大，閥芯被液壓油頂起得越髙，液壓油經溢流閥流回油箱的流量越大如過液壓油的壓力小于或等于彈簧壓力，則閥芯落下，封住液壓油進口。

由于油泵輸出的液壓油壓力固定，而工作油缸用液壓油的壓力總要比油泵輸出液壓油壓力小，所以正常工作時總會有一些液壓油從溢流閥處流回油箱，以保持液壓油缸的工作壓力平衡、正常工作。由此可見，溢流閥的作用是能夠防止液壓系統中的液壓油壓力超出額定負荷，起安全保護作用。另外，溢流閥與節流閥配合，節流閥調節液壓油的流量大小，可控制活塞的移動速度。