当将溢流阀接入系统时，液压油就在阀芯上产生一个作用力，力的方向与弹簧力的方向相反，当进油口压力低于溢流阀的调定压力时,则阀芯不开启，此时进油口压力主要取决于外负载。当油液作用力大于弹簧力时，阀芯开启，油液从溢流口流回油箱。弹簧力随着溢流阀的开口量的而，直至与液压作用力相平衡。当溢流阀开始溢流时，其进油口处的压力基本稳定在调定值上，从而起到溢流稳压的作用。通过调压螺钉调节弹簧的预压缩量，可以调定溢流阀溢流压力值的大小。
海德福斯TS08-20比例控制溢流阀定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。
系统卸荷作用：在溢流阀的遥控口串接溢小流量的电磁阀，当电磁铁通电时，溢流阀的遥控口通油箱，此时液压泵卸荷。溢流阀此时作为卸荷阀使用。
安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统高工作压力高10%～20%）。实际应用中一般有：作卸荷阀用，作远程调压阀，作高低压多级控制阀，作顺序阀，用于产生背压（串在回油路上）。
插式溢流阀在液压系统中起到了重要的控制作用，可以实现压力控制、流量控制、稳压控制和油路保护等功能，液压系统的安全运行。
除滑阀式结构外，常用的还有锥阀型结构。锥阀型结构密封性好，但阀芯与阀座间的接触引力大，常作先导式溢流阀中调压阀、远程调压阀和高压阀使用。滑阀式阀芯用得较多，但其泄漏量较大。直动式溢流阀结构简单、灵敏度高，但压力受溢流量的影响较大，不适于在高压、大流量下工作
直动式溢流阀往往只被认为可以作先导式压力阀（溢流阀、顺序阀、减压阀等）的先导级，不大注意它是快速动作安全阀的结构，事实上有些重要设备的安全阀，流量非常大！这里主要考虑快速性，对启闭特性基本不加考虑，关键是安全！
