Der Verbrennungsmotor ist eine Wärmekraftmaschine, die durch innere Verbrennung von Treibstoff mechanische Arbeit verrichtet. Strömungsmaschinen mit Verbrennung, zum Beispiel Gasturbinen, und Motoren mit Verbrennung außerhalb des Zylinders, beispielsweise Dampfmaschinen und Stirlingmotoren, zählt man nicht zu den Verbrennungsmotoren im engeren Sinne.

Anwendung
Verbrennungsmotoren werden verwendet zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen, Wasserfahrzeugen und stationären Maschinen. Verbrennungsmotoren können auch in der Kraft-Wärme-Kopplung Anwendung finden.

Grundsätzliche Funktionsweise
Bei einem Verbrennungsmotor wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem Zylinder entzündet und verbrannt. Der durch die Entwicklung und die temperaturbedingte Expansion der Verbrennungsgase entstandene Druck (pV = nRT) wirkt auf einen Kolben, der dadurch verschoben wird. Bei Hubkolbenmotoren wird die Auf- und Abbewegung des Kolbens meistens durch einen Kurbeltrieb in eine Drehbewegung umgewandelt.
Es existiert eine Reihe unterschiedlicher Verbrennungsmotoren, die zum Teil unterschiedliche thermodynamische Kreisprozesse ausnutzen.

Alle Verbrennungsmotoren wiederholen in einem Kreisprozess ständig den Arbeitszyklus, der aus vier Arbeitsschritten besteht:

1. Ansaugen – 2. Verdichten – 3. Arbeiten – 4. Ausstoßen
Ausstoßen und Ansaugen dienen dem Gaswechsel, das heißt dem Austausch von Abgas (Ausstoßen) gegen Frischgas (Ansaugen).
Verdichten und Arbeiten dienen der Umwandlung von chemischer Energie (Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches) über thermische Energie (Wärme) und potentielle Energie (Druck) in mechanische Energie (Bewegung). Die Arbeitsschritte werden oft als Takte bezeichnet. Allerdings ist diese Bezeichnung bei 2-Taktern nicht sinnvoll, da 2-Takter auch alle vier Arbeitsschritte ausführen.