В диференційних гідроциліндрах шток знаходиться тільки з одного боку поверхні поршня. Отже, є дві різні поверхні з великою ефективністю.
З одного боку поверхня на стороні поршня, яка повністю ефективна, з іншого - шток з бічною поверхнею, на якій є ефективною тільки кільцева поверхня.
Ставлення поверхні поршня до кільцевої поверхні позначається Ф.
В результаті, за нормальних обставин в диференційному гідроциліндрі шток рухається всередину і назовні на двох різних швидкостях.
Якщо гідроциліндр працює в замкнутому контурі циклу управління, то це буде рух у відповідності зі швидкістю заданого значення.