Rudolf Diesel, motorunun patentini 1892'de aldı. Benzinli motorlardan farklı çalışır. Benzinli motorlarda yakıt ve hava karıştırılıp kıvılcımla tutuşturulmak yerine, dizel motor havayı o kadar sıkıştırır ki, temas halinde yakıtı tutuşturacak kadar ısınır. Sıkıştırma oranı, benzinli motorlardaki 8:1 ila 12:1 oranına kıyasla, tipik olarak 14:1 ila 25:1 arasında çok daha yüksektir. Bu da dizel motorlara daha fazla tork ve daha iyi yakıt verimliliği sağlar.

Motorun bujileri yoktur. Doğru anda dizeli doğrudan yanma odasına püskürten yakıt enjektörleri vardır. Yakıt, sıkıştırma ısısıyla tutuşur. Yanma düzensiz ve gürültülüdür, bu nedenle dizel motorlar tıkırtı yapar. Modern common-rail enjeksiyon ve turboşarj teknolojisi, onları daha sessiz, daha temiz ve daha güçlü hale getirmiştir.

Dizel motorlar kamyonlarda, otobüslerde, gemilerde, trenlerde ve ağır iş makinelerinde yaygındır. Ayrıca Avrupa'da, yakıt vergilerinin dizeli desteklediği yerlerde, binek otomobillerde de popülerdirler. Amerika Birleşik Devletleri'nde ise dizel otomobiller niş bir pazar oluşturmaktadır; bunun nedeni kısmen, bazı otomobillerin emisyon testlerinde hile yaptığı ortaya çıkan Volkswagen emisyon skandalıdır.

Dizel egzoz gazı, hava kalitesine zarar veren azot oksitler ve partikül maddeler içerir. Modern sistemler, bu gazı temizlemek için seçici katalitik indirgeme, dizel partikül filtreleri ve egzoz gazı devridaimi kullanır. Motorlar verimlidir, ancak egzoz gazı arıtma sistemleri olmadan temiz değillerdir.