燃料供给系统由油箱、输油泵、滤清器等组成。柴油发电机工作时，输油泵从泵内被提高，按不同工况所需的供油量，经高压油管输送到喷油器，最后经喷油孔形成雾状喷入燃烧室。输油泵供应的多余燃油经燃油滤清器的回油管返回燃油箱，喷油器顶部回油管中流出的少量燃油亦流回至燃油箱中。
燃油箱的功用是储存燃油，一般用钢板冲压焊接而成。它的容量通常应能满足柴油发电机8～10h工作的需要。其内部通常用隔板分成数格，防止柴油在油箱内因受冲击产生泡沫，影响正常供油。
出油口位置应高于放油口，以使燃油中杂质沉淀于油箱底部。油箱顶部有加油口和通气孔，加油口处装有滤网，以保证油液清洁。通气孔用来保证油箱内部空间和大气相通，防止工作中因油面降低而造成的油箱内部气压下降，影响正常供油。此外，油箱上还装有油尺等油量测量装置。
柴油泵的结构很多，常见的有：摆线转子式、叶片式和柱塞式等。其作用是将油箱内的油液提高到一定压力，以克服油液通过滤清器的阻力，保持连续不断地向喷油泵输送具有一定压力和流量的柴油。
燃油在储存、运输等过程中易混入杂质，如果杂质进入燃油系统各精密组件内，可造成零件磨损加剧，直至发生卡死现象，直接影响柴油发电机组的正常工作。因此，燃油滤清器具有十分重要的作用。
依据其滤清效果，燃油滤清器可分为粗滤器和细滤器两大类。一般柴油发电机将这两种滤清器串联在燃油供给系统中。
其中，粗滤器安装在细滤器之前，只将燃油中较大的机械杂质（0.06～0.07mm以上）过滤出来。有些柴油发电机不单独设置粗滤器，而是在燃油箱出口处加滤网，起到粗滤的作用。
细滤器的作用是将燃油中非常细微的杂质过滤出来，保证送往燃油系统的燃油不受污染。细滤器滤芯一般由毛毡、棉线、过滤纸等制成。