活塞的运动由连杆传给曲柄，从而使曲轴旋转。也有的用凸盘或斜盘等特殊机构把活塞的往复运动转变为回转运动。另外，最近正在研究采用旋转活塞的转子式发动机，但没有被广泛应用。活塞由汽缸的上部移动到下部的动作或所移动的距离称为行程。在行程的开始和终了这两个位置时，连杆与活塞成一条直线，分别称为上止点和下止点。
在汽缸上盖有汽缸盖《或称汽缸头)，汽缸盖上装有进气门和排气门。在进气行程中进气门打开，由活塞的吸气作用吸进燃烧所需要的空气或空气燃料混合气。在排气行程时排气门开启，从而把爆发膨胀过的废气排出。这些气门都是由固定在凸轮轴上的凸轮通过推杆进行开闭。
由于在汽缸内部总有气体重复进行燃烧，从而使汽缸和汽缸盖材料经受不住过热。此外由于部分润滑油也会被烧掉，所以为了防止高温部件的过热，需要设置水套进行冷却，或者靠散热片用空气进行冷却。

汽缸下部设有曲轴箱，其中装有曲轴。曲箱将发动机全部机构支承在一定的位置上。在曲轴箱的下部有底座或油池，其中贮存着机油，由机油把机油供向擦部位。根据发动机类型的不同还分别配备有为了供给燃料而设的油泵、喷油器、化油器、气体混合阀，并装有点火装置、起动装置和调速器等。在内燃机中，为了完成一个工作循环，有的需要四个活塞行程，即要求曲轴转两周，有的需要两个活塞行程，即要求曲轴转一周。前者称为四冲程发动机，后者称为二冲发动机。