发动机的分类早期的汽车上曾使用过蒸汽机、电动机。然而，现代汽车已经全部使用内燃机。汽车内燃机是使燃料在气缸内进行燃烧，产生膨胀压力，又将这种压力转变为旋转的机械力，通过传动机械驱动车辆行驶的动力装置。

内燃机可按不同的方法分类。按燃料可将内燃机分为如下几种类型：以汽油作燃料的汽油机，以柴油作燃料的柴油机，以酒精作燃料的酒精内燃机，以木材、煤作燃料而转换成煤气的煤气机。此外，还有以煤油、植物油、原油、液化石油气等为燃料的一些内燃机。

由于使用的方便性及热效率的利用等原因，目前广泛采用的是石油产品燃料，如汽油、煤油、柴油和液化石油气。因此在改用煤油、液化石油气和煤气时，必需改变发动机的结构和设计，而不能直接用于原来的标准汽油机。内燃机以工作循环分类，有二冲程和四冲程往复式活塞发动机两种。自由活塞发动机和转子发动机近年来也逐步得到应用。

而二冲程和四冲程往复式活塞发动机已几乎全部占据了汽车领域，其中以四冲程的居多。内燃机按其冷却方式又可分为水冷和风冷两种。按气缸数目可分为单缸的和多缸的。用得较多的多缸内燃机是四缸、六缸和八缸内燃机。过去还曾采用过十二缸和十六缸内燃机。现代汽车发动机通常采用往复式活塞、四冲程、水冷、菌式气门（阀门）的汽油机。

典型汽车往复式活塞发动机的每个气缸中有一个活塞，它在气缸内作往复运动（前进和返回运动）。活塞走过一个行程的距离，叫做一个冲程。此时，曲轴正好转动半周。发动机排量是发动机的一个重要参数。

一个气缸的排量等于气缸截面与行程的乘积，把这个乘积与缸数相乘，就可得到多缸发动机的排量。排量本身并不是发动机功率的唯一量度，还要考虑如下其它因素：（1）发动机转速；（2）压缩比；（3）气门尺寸，升程和定时；（4）发动机内部摩擦；（5）零件的机械状态。这些因素都在工作过程中变化，而对这些变化，作为设计、使用者或维修者而言，都应对此有所了解。

不过，最重要的是部件的机械状态。维修人员修理时，应当保证部件的机械状态良好。若发动机磨损或破坏严重，会使气缸内压力降低或完全没有压力，这是维修者首先应着手解决的。内燃机各行程将按顺序完成如下动作：（1）进气——可燃混合气充满气缸或燃烧室；（2）压缩——将混合气压缩；（3）爆发——点燃混合气并产生爆发；（4）做功——利用爆发或膨胀力推动活塞作功；（5）排气——将燃烧后的废气排出气缸外。

发动机运转时，这些动作在每个气缸内都是这样自动地重复。首先需要将混合气冲入气缸。利用柴油作燃料的柴油发动机中，进入气缸的是空气。当气缸内空气被压缩而产生高温时，将燃料喷入气缸，高温便使喷入的柴油自燃。而汽油机则是以电火花来点燃汽油混合气的。四冲程循环多数汽车发动机以四个冲程循环进行工作。这类发动机称“四冲程”或“奥托循环”发动机。

后者是以发明者的名字Nikolaus Otto命名的。发动机的工作循环由活塞的四个往复冲程所组成，活塞四个冲程产生一次推动力，而曲轴则转动两转。具体的四个冲程如下：A、进气冲程；打开进气门活塞，将燃油与空气的混合气吸入气缸。B、压缩冲程：进、排气门都关闭，活塞上行将混合气压缩。C、作功冲程：活塞运动到上止点，进、排气门关闭，混合气点燃，膨胀压力推动活塞向下作功。D、排气冲程：排气门打开，活塞升起，排出气缸内废气。