Принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в следующем. Рабочий цикл четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания занимает два полных оборота кривошипа или 720 градусов поворота коленчатого вала (ПКВ), состоящий из четырёх отдельных тактов: впуска, сжатия заряда, рабочего хода и выпуска (выхлопа). При вращении кривошипа коленвала поршень вместе с шатуном движется в цилиндре вверх и потом вниз. При движении вниз в цилиндре создается разрежение, за счет которого через впускной клапан цилиндр наполняется горючей смесью. При движении поршня вверх горючая смесь сжимается и воспламеняется от постороннего источника тепла. При сгорании горючей смеси выделяется большое количество тепла, вследствие чего газы, образовавшиеся при горении, сильно нагреваются и их давление мощно возрастает. Под воздействием давления этих газов поршень в цилиндре перемещается вниз, делая полезную работу.
Потом поршень снова идет вверх, при этом отработавшие газы выводятся из цилиндра. При одном обороте кривошипа (коленвала) поршень совершает 1-ин ход вниз и 1-ин ход вверх. Изменение направления движения поршня происходит как в нижней мертвой точке, так и в верхней. Это основы принципа работы двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он развивает наивысшую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является трансмиссия. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.