El cuerpo principal del martinete diésel también está compuesto por un cilindro y un émbolo. Su principio de funcionamiento es similar al de un motor diésel monocilíndrico de dos tiempos. Utiliza la fuerte presión generada por la explosión del diésel atomizado inyectado en la cámara de combustión del cilindro a alta presión y temperatura para impulsar el cabezal del martillo.

Un martillo de pilotes diésel utiliza la fuerza de impacto de un martillo diésel para hincar pilotes. Un martillo de pilotes diésel es esencialmente un motor monocilíndrico de dos tiempos. Utiliza diésel para quemar y explotar en el cilindro y realizar su trabajo. Impulsa el pistón para que se mueva alternativamente en el cilindro y martille e hinque los pilotes. El conjunto de un martillo de pilotes diésel y un marco de pilotes se denomina hincador de pilotes diésel.