按冷卻方式不同可以分為水冷發動機和風冷發動機。水冷發動機冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛應用于現代車用發動機。
按沖程數可分為四沖程內燃機和二沖程內燃機。汽車發動機廣泛使用四沖程內燃機。
按燃油供應方式分類：化油器發動機和電噴發動機以及缸內直噴發動機。
汽油發動機（汽油機）的工作原理
四沖程汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經壓縮點火燃燒而產生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四沖程汽油機在進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內完成一個工作循環。
做功沖程（power stroke)
當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒壓力pZ達3 000～6 000kPa，溫度TZ達2 200～2 800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達 b 點時，其壓力降至300～500kPa，溫度降至1 200～1 500K。在做功沖程，進氣門、排氣門均關閉，曲軸轉動180°。
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。