發動機的分類早期的汽車上曾使用過蒸汽機、電動機。然而，現代汽車已經全部使用內燃機。汽車內燃機是使燃料在氣缸內進行燃燒，產生膨脹壓力，又將這種壓力轉變為旋轉的機械力，通過傳動機械驅動車輛行駛的動力裝置。
內燃機可按不同的方法分類。按燃料可將內燃機分為如下幾種類型：以汽油作燃料的汽油機，以柴油作燃料的柴油機，以酒精作燃料的酒精內燃機，以木材、煤作燃料而轉換成煤氣的煤氣機。此外，還有以煤油、植物油、原油、液化石油氣等為燃料的一些內燃機。
由于使用的方便性及熱效率的利用等原因，目前廣泛采用的是石油產品燃料，如汽油、煤油、柴油和液化石油氣。因此在改用煤油、液化石油氣和煤氣時，必需改變發動機的結構和設計，而不能直接用于原來的標準汽油機。內燃機以工作循環分類，有二沖程和四沖程往復式活塞發動機兩種。自由活塞發動機和轉子發動機近年來也逐步得到應用。
而二沖程和四沖程往復式活塞發動機已幾乎全部占據了汽車領域，其中以四沖程的居多。內燃機按其冷卻方式又可分為水冷和風冷兩種。按氣缸數目可分為單缸的和多缸的。用得較多的多缸內燃機是四缸、六缸和八缸內燃機。過去還曾采用過十二缸和十六缸內燃機?，F代汽車發動機通常采用往復式活塞、四沖程、水冷、菌式氣門（閥門）的汽油機。
典型汽車往復式活塞發動機的每個氣缸中有一個活塞，它在氣缸內作往復運動（前進和返回運動）。活塞走過一個行程的距離，叫做一個沖程。此時，曲軸正好轉動半周。發動機排量是發動機的一個重要參數。
一個氣缸的排量等于氣缸截面與行程的乘積，把這個乘積與缸數相乘，就可得到多缸發動機的排量。排量本身并不是發動機功率的唯一量度，還要考慮如下其它因素：（1）發動機轉速；（2）壓縮比；（3）氣門尺寸，升程和定時；（4）發動機內部摩擦；（5）零件的機械狀態。這些因素都在工作過程中變化，而對這些變化，作為設計、使用者或維修者而言，都應對此有所了解。
不過，最重要的是部件的機械狀態。維修人員修理時，應當保證部件的機械狀態良好。若發動機磨損或破壞嚴重，會使氣缸內壓力降低或完全沒有壓力，這是維修者首先應著手解決的。內燃機各行程將按順序完成如下動作：（1）進氣——可燃混合氣充滿氣缸或燃燒室；（2）壓縮——將混合氣壓縮；（3）爆發——點燃混合氣并產生爆發；（4）做功——利用爆發或膨脹力推動活塞作功；（5）排氣——將燃燒后的廢氣排出氣缸外。
發動機運轉時，這些動作在每個氣缸內都是這樣自動地重復。首先需要將混合氣沖入氣缸。利用柴油作燃料的柴油發動機中，進入氣缸的是空氣。當氣缸內空氣被壓縮而產生高溫時，將燃料噴入氣缸，高溫便使噴入的柴油自燃。而汽油機則是以電火花來點燃汽油混合氣的。四沖程循環多數汽車發動機以四個沖程循環進行工作。這類發動機稱“四沖程”或“奧托循環”發動機。
后者是以發明者的名字Nikolaus Otto命名的。發動機的工作循環由活塞的四個往復沖程所組成，活塞四個沖程產生一次推動力，而曲軸則轉動兩轉。具體的四個沖程如下：A、進氣沖程；打開進氣門活塞，將燃油與空氣的混合氣吸入氣缸。B、壓縮沖程：進、排氣門都關閉，活塞上行將混合氣壓縮。C、作功沖程：活塞運動到上止點，進、排氣門關閉，混合氣點燃，膨脹壓力推動活塞向下作功。D、排氣沖程：排氣門打開，活塞升起，排出氣缸內廢氣。
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