內燃機是利用汽油等燃料直接燃燒使用由此產生的燃燒氣體，以獲得機械功的發動機^?。

內燃機熱能至機械能轉換成熱機是一種往復式發動機（活塞式發動機）或旋轉式發動機（汪克爾發動機），如容積型內燃機和燃氣渦輪發動機或噴氣發動機，如速度型內燃機中劃分。

容積式內燃機利用燃燒氣體的體積（膨脹）的變化，是指通過曲柄機構等將旋轉軸的輸出轉換為機械功的內燃機。在往復式發動機的情況下，燃料在氣缸（氣缸）內部燃燒，并且燃燒氣體利用力推動活塞。活塞的這種往復運動通過曲柄轉換為旋轉運動以獲得軸動力。在旋轉式發動機的情況下，由于氣體在工作腔室燃燒后膨脹轉子轉速是由偏心軸旋轉，以獲得軸功率。

另一方面，速度型內燃機利用燃燒氣體的高速流動，是指通過渦輪等的旋轉運動而轉換為機械功的內燃機。燃氣渦輪發動機的情況下，燃燒器的燃料在燃燒氣體燃燒，通過旋轉動力渦輪機，以獲得軸功率。為了直接獲得推力而不是軸功率，省略了輸出渦輪，并且沿一個方向噴射燃燒氣體，從而形成了噴氣發動機。

盡管容積式發動機與間歇式發動機和作為連續燃燒的速度型發動機之間的燃燒方式有所不同，但兩者的共同特征是使用由于燃燒熱而具有高壓的燃燒氣體本身用作工作流體。另一方面，在諸如蒸汽發動機的外燃發動機中，發動機外部的熱源（例如燃料的燃燒）將熱能給予除燃燒氣體之外的工作流體（水等）以從發動機獲得動力。

現代內燃機使用壓縮空氣，該壓縮空氣使用一部分動力進行燃燒，主要是為了提高熱效率。某些內燃機，例如柴油發動機（一種往復式發動機），原則上不會在沒有壓縮的情況下運行。

積極使用爆震有望提高效率，并且各個國家正在開發脈沖爆震發動機。理論上，不僅內燃機，而且經過燃燒過程的設備，其熱效率都不能超過卡諾效率。