為實現「燃料化學能轉換成熱能並進而轉換為機械能」這一能力轉換過程，並能連續、長期、穩定地工作，發動機是一部由許多機構和系統組成的複雜機器。現代發動機的結構形式很多，即使是同一類型的發動機，其具體結構也是千差萬別，但是，為了完成發動機工作循環所需的基本構造則是大同小異。下面敘述廣泛應用的柴油機的總體構造，並扼要介紹汽油機的結構特點。
柴油機一般由兩大機構，四大系統組成，分別是：
1.曲柄連桿機構和機件組件
曲柄連桿機構是柴油機藉以產生並傳遞動力的機構，通過它把活塞在氣缸中的直線往複運動（推力）和曲軸的旋轉運動（轉矩）有機地聯繫起來，並由此向外輸出動力。曲柄連桿機構包括活塞組、連桿組、曲軸飛輪組等。
機體組件是整個柴油機的基礎和骨架，所有的運動機構和系統都由它支承和定位，藉以形成完整的柴油機，包括機體（氣缸體-曲軸箱）、氣缸套、氣缸蓋和油底殼等。
2.配氣機構
配氣機構主要由進氣門、排氣門、搖臂、推桿、挺桿、凸輪軸、正時齒輪等組成，其作用是使新鮮氣體適時充入氣缸並及時從氣缸排出廢氣。配氣系統還包括設置在氣缸蓋內的進、排氣道，與進、排氣道連接的進、排氣歧管，進排氣管，空氣濾清器，排氣消聲器，增壓式柴油機上還裝置有廢氣渦輪增壓器。
3.燃料供給系
柴油機燃料供給系包括：燃油箱、柴油粗濾清器、柴油精濾清器、噴油泵及調速器總成、噴油器、低壓油管、高壓油管。燃料供給系的功用是：根據柴油機工作循環需要和柴油機負荷的變化，定時地、適量地將清潔的高壓柴油供給噴油器，由噴油器將柴油以霧狀（極細微顆粒）噴入燃燒室，使之與氣缸內的壓縮空氣混合燃燒。
4.潤滑系
潤滑系的任務是用機油來保證各運動零件摩擦表面的潤滑，以減少摩擦阻力和零件的磨損，並帶走摩擦產生的熱量和磨屑，這是柴油機長期可靠工作的必要條件之一。潤滑系主要包括機油泵、機油濾清器、機油冷卻器和潤滑油道等。
5.冷卻系
冷卻系的任務是保持柴油機工作的正常溫度，將受熱零件的多餘熱量散發到大氣中去。柴油機溫度過高或過低，都將影響正常工作，因而這也是柴油機長期可靠工作的必要條件之一。冷卻系主要包括水泵、風扇、散熱器和節溫裝置等。
6.起動裝置
靜止的柴油機需藉助外力起動才能轉入自行運轉。起動裝置為柴油機的起動提供外力，創造必要條件。起動裝置包括起動機（電動機或二行程汽油機）及便利於起動的輔助裝置。
綜上所述，曲柄連桿機構與供給系互相配合，得以實現能量的轉化，發動動力，是柴油機的核心機構。它們工作情況的好壞，對柴油機的性能具有決定性的影響。而其他各機構和系統則都是起保證作用的。它們之間互相配合，協同動作，為柴油機的長期工作創造必要的條件，缺一不可。
汽油機使用的燃料性質及向發動機氣缸供給的方式與柴油機有一定差異。另外，汽油機的點火方式也與柴油機不同。
7.汽油機燃料供給系，在進氣管路中串聯一個製備汽油與空氣混合的裝置——化油器。化油器的任務是：把汽油與即將進入氣缸的空氣，根據發動機不同工況的要求，製備各種適當濃度的混合器，進入氣缸。
8.汽油機中有點火系統。因為汽油機進氣行程中，進入氣缸是汽油與空氣的混合氣，所以發動機的壓縮行程中，氣缸內壓縮的也是這些混合氣。因此汽油機的壓縮比不可能像柴油機那麼大（柴油機壓縮比一般為16~22，而汽油機的壓縮比一般只有6~9）。否則，活塞還未到上止點，缸內混合氣和可能被壓燃，發動機將無法運轉。汽油機設置有點火系統，其任務是：在活塞上行到壓縮行程臨近上止點時，在缸內產生電火花，以點燃氣缸內的混合氣。汽油機的點火系包括有：電源部分——蓄電池和發電機、點火線圈、斷電——配電器、火花塞、低壓導線和高壓導線。
