Современные автомобили движутся благодаря двигателям внутреннего сгорания, работающим либо с использованием стандартного цикла Отто — по имени немецкого конструктора Николауса Отто (Otto, 1832-1891), — либо как дизель. В этих двигателях имеются поршни, которые при воспламенении горючего ходят вверх-вниз. Рабочая смесь поступает в камеру сгорания цилиндра, воспламеняется там и сгорает, а затем покидает камеру, после чего цикл повторяется. Название «внутреннее сгорание» означает, что сгорание рабочей смеси, которое дает тяговую силу, происходит внутри цилиндра. Топливно-воздушная смесь при сгорании непосредственно давит на поршни, создавая эту силу.
Существуют экспериментальные модели двигателей внешнего сгорания, например двигатель Стирлинга, в котором сгорание происходит вне рабочего цилиндра. Теплота сгорания топливно-воздушной смеси подводится к рабочей жидкости (обычно это водород) внутри цилиндра; эта жидкость, расширяясь и сжимаясь, заставляет поршни двигаться. Внешнее сгорание дает определенные преимущества, так как оно термодинамически более эффективно. См. Термодинамики первый и второй законы.