Esta válvula tiene un resorte rígido que cuando la presión dentro del sitema es demasiado alta se contrae y permite el flujo del aceite hacia el puerto del tanque. La «Presión de rompimiento» es cuando hay un balance exacto entre la fuerza del resorte y la fuerza de la presión hidráulica. La «presión de alivio total» es cuando la presión del sistema hidráulico es muy alta y el resorte se comprime lo suficiente para crear una abertura que permite que todo el flujo se vaya hacia el tanque.
Las válvulas de alivio de acción directa son diseñadas generalmente en tamaños pequeños ya que ya que es difícil diseñar resortes más grandes que resistan. También hay mucha diferencia entre la presión de rompimiento y la presión de alivio total, lo que las hace un poco imprecisas comparadas con las válvulas de alivo operadas por piloto.