Двигун - джерело живлення автомобіля. Більшість автомобільних двигунів - це теплові енергетичні пристрої, які називають тепловими двигунами. Термодинамічний двигун повинен перетворювати теплову енергію, що утворюється при спалюванні палива, в механічну енергію за допомогою зміни стану робочої речовини.
У 1876 році Ніколаус А. Отто, німець, винайшов поршневий чотиритактний бензиновий двигун на базі двигуна атмосферного тиску. Через чотири ходи впуску, стиснення, роботи та вихлопу тепловий ККД двигуна збільшується з 11% до 14% атмосферного тиску, тоді як якість двигуна знижується на 70%.
У 1892 р. Рудольф Дізель, німецький інженер, винайшов двигун запалювання компресії (тобто дизельний двигун), що був другим великим проривом в історії двигунів внутрішнього згоряння. Завдяки використанню високого коефіцієнта стиснення та коефіцієнта розширення тепловий ККД інших двигунів у той час збільшувався в один раз.
У 1926 році швейцарець А. Бучі висунув теорію вихлопних турбокомпресорів, яка використовує відпрацьовану енергію двигуна для приводу компресора і тиску двигуна. Після 1950-х років в автомобільних двигунах внутрішнього згоряння почали поступово застосовуватись технології турбонаддуву вихлопних газів, що значно покращило продуктивність двигуна і стало третім головним проривом в історії розвитку двигунів внутрішнього згоряння.
