工作時，液壓力同時作用于主閥芯及先導閥芯的測壓面上。當先導閥1未打開時，閥腔中油液沒有流動，作用在主閥芯6上下兩個方向的壓力相等，但因上端面的有效受壓面積A2大于下端面的有效受壓面積A1，主閥芯在合力的作用下處于*下端位置，閥口關閉。當進油壓力增大到使先導閥打開時，液流通過主閥芯上的阻尼孔5、先導閥1流回油箱。由于阻尼孔的阻尼作用，使主閥芯6所受到的上下兩個方向的液壓力不相等，主閥芯在壓差的作用下上移，打開閥口，實現溢流，并維持壓力基本穩定。調節先導閥的調壓彈簧9，便可調整溢流壓力。
可以看出，導閥體上有一個遠程控制口K，當K口通過二位二通閥接油箱時，先導級的控制壓力p2≈0；主閥芯在很小的液壓力（基本為零）作用下便可向上移動，打開閥口，實現溢流，這時系統稱為卸荷。若K口接另一個遠離主閥的先導壓力閥(此閥的調節壓力應小于主閥中先導閥的調節壓力)的入口連接，可實現遠程調壓。
二節同心先導型溢流閥的結構，其主閥芯為帶有圓柱面的錐閥。為使主閥關閉時有良好的密封性，要求主閥芯1的圓柱導向面和圓錐面與閥套配合良好，兩處的同心度要求較高，故稱二節同心。主閥芯上沒有阻尼孔，而將三個阻尼孔2、3、4分別設在閥體10和先導閥體6上。其工作原理與三節同心先導型溢流閥相同，只不過油液從主閥下腔到主閥上腔，需經過三個阻尼孔。阻尼孔2和4相串聯，相當三節同芯閥主閥芯中的阻尼孔，是半橋回路中的進油節流口，作用是使主閥下腔與先導閥前腔產生壓力差，再通過阻尼孔3作用于主閥上腔，從而控制主閥芯開啟。阻尼孔3的主要作用是用以提高主閥芯的穩定性，它的設立與橋路無關。