Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng chủ yếu dựa trên chu trình bốn kỳ, đó là nạp, nén, đốt cháy (công suất) và xả. Quy trình cụ thể như sau:
Kỳ nạp. Piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới được dẫn động bởi trục khuỷu. Vào thời điểm này, van nạp mở, van xả đóng và không khí trong lành (chủ yếu là hỗn hợp không khí và xăng) được hút vào xi lanh.
Kỳ nén. Piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. Lúc này, cả van nạp và van xả đều đóng, hỗn hợp khí trong xi lanh bị nén, nhiệt độ và áp suất tăng lên.
Quá trình đốt cháy (công suất). Khi quá trình nén gần đến điểm chết trên, bugi tạo ra tia lửa điện, đốt cháy hỗn hợp khí nén. Quá trình đốt cháy khiến khí giãn nở nhanh chóng, tạo ra nhiệt độ cao và áp suất cao, đẩy piston di chuyển đến điểm chết dưới.
kỳ xả. Piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, van xả mở ra và khí thải được thải ra khỏi xi lanh do piston dẫn động.
Trong quá trình này, trục khuỷu chuyển đổi chuyển động qua lại của piston thành chuyển động quay, do đó dẫn động thanh truyền và các công việc cơ học liên quan khác. Ngoài ra, động cơ cũng cần hệ thống bôi trơn để giảm ma sát, hệ thống làm mát để kiểm soát nhiệt độ và hệ thống đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp.
