Os motores são divididos em três partes, cabeçote, bloco e cárter do motor.

Cabeçote

O cabeçote é a parte superior do motor. Normalmente os cabeçotes de motores resfriados a água são fabricados em ferro fundido, e em casos especiais que exige pouco peso, são fabricados em alumínio. Atualmente, quase todos os motores apresentam as válvulas no cabeçote. As válvulas controlam a entrada e saída dos gases no cilindro. A passagem dos gases de admissão mantém sua temperatura da válvula de admissão entre 250 e 300°C. A válvula de descarga suporta temperaturas entre 700 e 750°C. O motor de quatro tempos convencional apresenta duas válvulas por cilindro: uma de admissão e outra de descarga. A capacidade de escoamento da válvula de descarga pode ser menor que da válvula de admissão, e recomenda que o diâmetro da válvula de descarga deva ser 0,83-0,87 do diâmetro da válvula de admissão.  O eixo cames ou comando de válvulas, controla a abertura e fechamento das válvulas de admissão e descarga. Recebe movimento da árvore de manivelas, possui um ressalto ou came para cada válvula e gira com metade da velocidade da árvore de manivelas. Os ressaltos atuam sobre os impulsionadores das válvulas em tempos precisos.

Eixo cames ou comando de válvulas

Os eixos comandos são fabricados em aço forjado ou ferro fundido (ao níquel-cromo-molibdênio). Passam por tratamentos como cementação e tempera de maneira a oferecer a máxima resistência ao desgaste dos ressaltos. O eixo de comando de válvulas pode ser encontrado no cabeçote ou no bloco do motor.

Bloco do motor

O bloco é a parte central do motor. São, na sua maioria, de ferro fundido. A resistência do bloco pode ser aumentada, se for utilizada na sua fabricação uma liga de ferro fundido com outros metais. Alguns blocos de motor são fabricados com ligas de metais leves, o que diminui o peso e aumenta a dissipação calórica. Neste caso o cilindro é revestido com camisa de ferro fundido.

Cilindro

O cilindro é um furo no bloco aberto nas extremidades. Os cilindros podem ser constituídos por uma peça sobressalente denominada camisa, que é colocada no furo do bloco, evitando que este sofra desgaste. A camisa ou câmara de água é um conjunto de condutores para circulação da água de resfriamento dos cilindros, e, é normalmente fundida com o bloco do qual faz parte integrante.

Árvore de manivelas ou virabrequim

Á árvore de manivelas ou virabrequim possui na extremidade posterior um flange para acoplamento do volante do motor e na extremidade anterior um eixo para transmissão de rotação ao eixo de comando de válvulas, diretamente engrenado ou por intermédio de corrente/correia dentada. São normalmente fabricadas em aço ou aço fundido.

Pistão

O pistão é fechado na parte superior e aberto na inferior. O pistão se movimenta linearmente no interior do cilindro percorrendo sempre uma mesma distância denominada de curso. Curso é a distância entre o ponto morto superior e o ponto morto inferior do pistão.  O pistão apresenta ranhuras na parte superior para fixação dos anéis de segmento. Existem dois tipos de anéis de segmento: de vedação e de lubrificação.

Anéis de segmento ou anéis do pistão

Os anéis de vedação impedem a passagem dos gases de compressão e os queimados para o cárter, mantendo assim, a pressão constante sobre a cabeça do pistão. Os anéis de lubrificação lubrificam e raspam o excesso de óleo que fica na parede do cilindro, removendo-o para o cárter.

Biela

A biela tem a forma de haste, serve para transmitir o movimento linear alternativo do pistão para a árvore de manivelas. A biela é fixada nos mancais móveis ou de bielas do virabrequim e não fica em contato direto com o eixo. Entre a biela e o virabrequim são colocados os casquilhos  ou bronzinas de biela para evitar desgaste do virabrequim. Mesmo assim, essas peças não são justas, existindo entre elas, uma folga, por onde circula o óleo lubrificante.

Carter de óleo do motor

O cárter é a parte inferior do motor. E basicamente o reservatório de óleo lubrificante. A bomba de óleo lubrificante está localizada no cárter.

Câmara de combustão

A câmara de combustão é o espaço compreendido entre o cabeçote e a cabeça do pistão no ponto morto superior. Apresentam formas irregulares e é onde ocorre a combustão da mistura ar e combustível.  Os motores de quatro tempos são assim denominados porque realizam o ciclo em quatro cursos do pistão. O ciclo do motor é composto por quatro fases: admissão, compressão, expansão e descarga.

Primeiro curso: admissão O pistão se desloca do PMS para o PMI. Neste curso ocorre a admissão somente de ar interior do cilindro. Durante a admissão a válvula de admissão está aberta e a válvula de descarga está fechada. O volume de ar admitido é denominado de volume de admissão ou cilindrada parcial do motor. Esse volume de ar aspirado é sempre o mesmo, sendo a variação da potência é obtida pela variação do volume de combustível injetado de acordo com a posição do acelerador.

Segundo curso: compressão O pistão se desloca do PMI para o PMS. Neste curso ocorre a compressão do ar. As válvulas de admissão e descarga estão fechadas. A compressão do ar na câmara de combustão produz elevação da temperatura. No fim da compressão para a relação volumétrica de 18:1, a pressão é de 40-45 kgf.cm-2 e a temperatura de aproximadamente 800 ºC. No final da compressão, o combustível é dosado e injetado na câmara de combustão. A medida exata do combustível e o momento da injeção são fatores muito importantes para o bom funcionamento dos motores diesel. A injeção do combustível na câmara de combustão é feita pelo bico injetor. Imediatamente após a injeção, o combustível se inflama devido ao contato com o ar aquecido, iniciando-se a combustão.

Terceiro curso: expansão O pistão se desloca do PMS para o PMI. Neste curso ocorre a expansão da mistura ar-combustível. As válvulas de admissão e descarga estão fechadas. A medida que o combustível é injetado, vai se inflamando, aumentando a temperatura dos gases que tendem a se dilatar cada vez mais. Durante a expansão o pistão é acionado pela força de expansão dos gases transformando a energia térmica em mecânica. A força vinda da expansão dos gases é transmitida para a árvore de manivelas, através da biela, promovendo assim o movimento de rotação do motor. A expansão é o único curso que transforma energia. Parte da energia transformada é armazenada na árvore e no volante do motor, sendo consumida durante os outros três cursos. Deslocamento do pistão pela força de expansão dos gases transformando a energia térmica em mecânica.

Quarto curso: descarga O pistão se desloca do PMI para o PMS. Neste curso ocorre a descarga dos resíduos da combustão. A válvula de admissão está fechada e a de descarga está aberta. O movimento ascendente do pistão expulsa do cilindro os resíduos da combustão através da válvula de descarga. Resíduos da combustão são eliminados através da válvula de descarga. Os combustíveis utilizados em motor diesel são o óleo diesel e biodiesel. a de