活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關閉，曲軸轉動180°。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內氣體壓力從pr逐漸降低到pa，氣缸內形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸內進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統存在阻力，進氣終點時，汽缸內氣體壓力小于大氣壓力p0 ，即pa= (0.80～0.90）p0。進入汽缸內的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340～400K。
壓縮沖程時，進、排氣門同時關閉。活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。活塞上移時，工作容積逐漸縮小，缸內混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力pc可達800～2 000kPa，溫度達600～750K。
氣缸體和曲軸箱通常鑄成一體，統稱為氣缸體，它是發動機的外殼及裝配基礎，一般采用優質合金鑄鐵或鋁合金制成。氣缸體內呈圓柱形的空間稱為氣缸，氣缸表面稱為氣缸壁。氣缸是氣體交換、燃燒的場所，也是活塞運動的軌道。為保證活塞與氣缸的密封及減少磨損，氣缸壁應具有有效較高的加工精度和較低的表面粗糙度。為了使氣缸在工作時的熱量得到散發，在氣缸體、氣缸套機體之間制有能夠容納冷卻液的夾層空腔，稱為水套。
正時齒輪及正時鏈條或正時皮帶實現曲軸與凸輪軸之間的傳動。如CA6102、BJ492Q型發動機為正時齒輪傳動；北京切諾基汽車發動機為正時鏈條傳動；上海桑塔納汽車發動機為正時帶傳動。四沖程發動機曲軸旋轉兩周，凸輪軸應旋轉應一周，使進、排氣門各開、閉一次，并且氣門開閉時機須與各缸工作循環的需要相適應。因此，無論是齒輪傳動還是鏈條傳動，都必須按照規定的記號裝配，其記號一般為輪齒部位的凹坑。