Động cơ chuyển đổi nhiên liệu hoặc điện năng thành năng lượng cơ học. Trong hầu hết các ô tô, điều đó có nghĩa là động cơ đốt trong, đốt cháy xăng hoặc dầu diesel để đẩy pít-tông, quay trục khuỷu và làm quay bánh xe. Trong xe điện, động cơ điện thực hiện công việc này mà không cần đốt cháy nhiên liệu. Cả hai đều là động cơ theo nghĩa rộng, nhưng thuật ngữ này thường dùng để chỉ loại động cơ đốt trong.

Chu kỳ bốn thì là tiêu chuẩn. Piston di chuyển xuống và hút không khí cùng nhiên liệu. Nó di chuyển lên và nén hỗn hợp. Bugi đánh lửa, và khí giãn nở đẩy piston xuống. Piston lại di chuyển lên và đẩy khí thải ra ngoài. Sau đó, chu kỳ lặp lại. Hàng trăm hoặc hàng nghìn lần mỗi phút.

Động cơ có nhiều bộ phận: xi lanh, piston, van, trục khuỷu, trục cam và hệ thống điều chỉnh thời gian giúp mọi thứ hoạt động đồng bộ. Các động cơ hiện đại bổ sung thêm bộ tăng áp, hệ thống điều chỉnh thời gian đóng mở van biến thiên và phun nhiên liệu trực tiếp để cải thiện công suất và hiệu quả. Hệ thống điều khiển bằng máy tính quản lý nhiên liệu, đánh lửa và khí thải trong thời gian thực.

Động cơ là trái tim của một chiếc xe hơi thông thường. Nó quyết định hiệu suất, mức tiêu hao nhiên liệu và đặc tính của xe. Âm thanh của động cơ V8 khác với động cơ bốn xi-lanh tăng áp. Động cơ diesel kêu lách cách. Động cơ điện kêu vo vo. Mỗi loại đều có cá tính riêng.