内齿轮式机油泵的工作原理主要是通过一对互相啮合的主、从动圆柱直齿轮来实现的。主动齿轮固定在主动齿轮轴上，从动齿轮自由地套在从动齿轮轴上。当发动机工作时，凸轮轴上的驱动齿轮带动机油泵的传动齿轮，使主动齿轮旋转，从而带动从动齿轮反方向旋转。
这样，机油便从进油口吸入并充满油腔。由于主、从动齿轮不断地旋转，两齿轮间隙的机油便不断送到出油腔，在出油腔主、从动齿轮的轮齿逐步进入啮合，齿间的机油因齿间容积在啮合过程中逐渐减小，油压增高，具有一定压力的机油便从出油口流出泵体，机油便不断地压送到各个需要润滑的部分。
需要注意的是，随着使用时间的增长，齿轮油泵会出现泵油不足，甚至不泵油等故障，主要原因是有关部位磨损过大。如果内外齿轮式机油泵故障了，维修人员可用塞尺检查泵体与外齿轮间隙、内齿轮与月牙块间隙、外齿轮与月牙块间隙；用塞尺检查泵盖与内、外齿轮端间隙即可。。