四行程发动机的工作循环过程包含四个重要环节：

【进气行程】进气门处于打开状态，排气门处于关闭状态，活塞在曲轴的带动下由上止点向下止点运行，空气或可燃混合气由进气门进入气缸。活塞运行到下止点，进气行程结束，进气门关闭。

【压缩行程】进排气门都处于关闭状态，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运行，运行到上止点，压缩行程结束。在压缩行程完成时，汽油机的燃料与空气得到进一步的混合，压力、温度显著增高；柴油机气缸内的压缩空气能够达到柴油的自燃温度。

【作功行程】进排气门仍处于关闭状态，火花塞点火，引燃混合气(柴油机是喷油嘴喷油，柴油与压缩空气形成的混合气在压缩完成时的高温下着火)，作功开始，混合气膨胀，推动活塞下行，并通过连杆推动曲轴旋转。活塞运行到下止点，作功行程结束。

【排气行程】排气门打开(进气门仍处于关闭状态)，活塞在曲轴的带动下，由下止点向上止点运行，燃烧的废气通过排气门排出。活塞运行到上止点，排气行程结束，排气门关闭。

发动机就是在不断完成以上四个行程的过程中周而复始地运转起来的。活塞每进行一个行程，曲轴需要旋转180度；发动机完成一个工作循环(即四个行程)，曲轴需要旋转两圈(720度)。

发动机的四个行程中，只有作功行程作功，其他行程是辅助行程。飞轮储存作功行程的能量和惯性，带动活塞在气缸内作往复运动，并向外输出动力。发动机的动力来源于燃料与压缩空气混合燃烧发生的膨胀。

为了使燃料燃烧得更充分，让发动机更节油，就要使进入气缸的空气量最多，废气排出得更彻底，因此进排气门都是早开晚关的，点火或喷油时间也是提前一些曲轴转角进行的。

二行程发动机工作循环也是要完成以上四个环节的。但它的四个环节是在曲轴转一圈(360度，活塞在气缸内往复运行两次)内完成的。由于二行程发动机的结构不是十分完美，实际运行起来比较费油，且可挖掘的潜力少，故被逐渐淘汰。