发动机内有气缸和活塞，活塞与连杆相接，连杆连接着活塞和曲轴。活塞在汽缸中进行上下往复运动，带动连杆，从而使曲轴转动，这就是汽车运动的基本工作原理。
活塞的往复运动包括进气、压缩、膨胀和排气四个冲程，这也是四冲程的来源。
首先是进气，空气与汽油混合后的混合气体被吸入汽缸，活塞向下运动；
接着是压缩，降至下止点的活塞逐渐上升，压缩汽缸中的混合气体；
然后是膨胀，活塞升至上止点时，压缩后的混合气体被点燃，开始迅速燃烧，随后，气体膨胀下压活塞；
最后是排气，此时活塞再次上升，并随其上升向外排出混合气体燃烧后残留的煤烟。排气结束后会返回到最初的进气过程，再次重复压缩、膨胀、排气和进气。
四冲程发动机是往复活塞式内燃机，按使用的燃料种类可分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机。
以汽油或柴油为燃料的活塞式内燃机分别称为汽油机或柴油机。
使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称为气体燃料发动机。
汽油和柴油都是石油产品，是汽车发动机的传统燃料。非石油燃料被称为替代燃料。燃烧替代燃料的发动机称为替代燃料发动机，如乙醇发动机、氢气发动机、甲醇发动机等。
