汽車發動機的工作原理其實就是將燃料的化學能轉化為機械能。

目前常見的汽車發動機多為內燃機，由氣缸、活塞、連桿、曲軸等組成。其工作過程一般是四沖程，包括進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程。

進氣行程時，活塞從氣缸內上止點移動至下止點，進氣門打開，排氣門關閉，新鮮的混合氣被吸入氣缸。

壓縮行程中，進排氣門關閉，活塞從下止點運動到上止點，混合氣被壓縮，溫度升高。

做功行程里，火花塞點燃壓縮氣體，混合氣“爆炸”產生巨大壓力，推動活塞從上止點到下止點，通過連桿推動曲軸轉動輸出動力。

排氣行程中，活塞從下止點移動到上止點，進氣門關閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣排出氣缸。

發動機的正常運轉依靠兩個機構和五個系統。兩個機構是曲柄連桿機構和配氣機構，五個系統是供給系統、冷卻系統、潤滑系統、點火系統和啟動系統。

曲柄連桿機構通過往復運動推動物體，配氣機構則像氣管一樣讓發動機呼吸。啟動系統是發令槍，點火系統如同打火機，供給系統給發動機提供燃料，冷卻系統為發動機降溫，潤滑系統讓發動機運動更順滑。

以汽油機為例，混合氣在進氣行程被吸入氣缸，壓縮行程為燃燒做準備，做功行程輸出動力，排氣行程排出廢氣，不斷循環使汽車持續行駛。

對于柴油機，工作原理和汽油機類似，但柴油機采用壓縮終點壓燃著火，而汽油機是火花塞點燃。