大眾 TSI 技術的工作原理是雙增壓（渦輪和機械增壓）分層噴射技術。

具體來說，渦輪增壓利用發動機排出的廢氣慣性沖力推動渦輪室內的渦輪，渦輪帶動同軸葉輪，壓送空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入汽缸，增加空氣壓力和密度，從而燃燒更多燃料，提升發動機輸出功率。

但渦輪增壓存在葉輪慣性導致油門響應遲緩，以及工作時溫度高、轉速快易損且保養要求高的問題。為解決這些問題，增加了機械增壓裝置，在低轉速時加大進氣壓力，渦輪增壓器尺寸也可增大以彌補高轉速時的動力空擋，實現從低到高轉速的全段優異動力表現。

嚴格意義上的 TSI 技術是雙增壓和分層直噴技術的綜合運用，對技術要求較高。但大眾在國內中低檔量產車采用的 TSI 技術實際上是渦輪增壓和分層噴射，等同于 TFSI 技術。

TSI 發動機采用按需控制的燃油供給系統、每缸四氣門、可變進氣歧管以及進排氣凸輪軸連續可調裝置等，汽油被直接噴入燃燒室，單活塞高壓泵的共軌高壓噴射系統提供精確燃料，形成 30 到 100bar 之間的工作壓力。

例如大眾 1.4TSI 發動機，在低轉速時，機械增壓提供大部分增壓壓力并驅動渦輪增壓器，使其啟動更平順、響應更快；1500rpm 時，兩個增壓器同時提供增壓壓力；轉速超過 3500rpm 時，由渦輪增壓器提供所有增壓壓力，此時機械增壓器在電磁離合器作用下與發動機分離，防止消耗功率。

同時，1.4TSI 發動機還應用了 FSI 燃油直噴技術，噴油嘴有 6 個噴油孔，噴油壓力高達 150bar。該技術在低負荷時通過在進氣道產生可變渦流，以由濃至稀的分層填充方式推動混合氣體燃燒，節約燃料；高負荷時進行均質理論空燃比燃燒，大量空氣高速進入汽缸形成較強渦流，燃油在進氣沖程中噴射。應用 FSI 技術要求提高壓縮比，而使用渦輪則要求降低壓縮比，二者在配置中冷器后達到平衡。