מנוע המכונית הנפוץ ביותר כיום הוא מנוע בעירה פנימית, המופעל באמצעות בנזין או סולר. המנוע בנוי בדרך כלל מ-4 בוכנות. כל בוכנה נעה בתוך צילינדר בין שתי נקודות: נקודה מתה עליונה ונקודה מתה תחתונה.
תנועת הבוכנה נגרמת מלחץ, שנוצר על ידי הצתת תערובת של דלק ואוויר, בחלק שבין נקודה מתה עליונה לראש הצילנדר. את התערובת מכין המאייד (קרבורטור) או המזרק. שסתום אחד או יותר (שסתומי יניקה) יונק את התערובת לראש הצילינדר, ושסתום אחד או יותר (שסתומי פליטה) פולט את הגזים לאחר שריפתם לאגזוז.
הבוכנות נעות בתנועה קווית, ומניעות את הטלטל. הטלטל מניע את גל הארכובה, וכך הופכת תנועה קווית של הבוכנות לתנועה סיבובית של גל הארכובה. גל הארכובה מחובר ומסובב גלגלי שיניים, המחוברים לצירי ההנעה של הרכב (תלוי בסוג ההנעה – קדמי או אחורי) ומהם מועברת התנועה לגלגלי המכונית.
מנוע המכונית דורש תחזוקה שוטפת כגון הימצאות שמן מנוע והחלפתו מפעם לפעם.
סוג נוסף הוא מנוע רוטורי או מנוע ונקל, הקרוי על שם מפתחו פליקס ונקל. למנוע יש בוכנה אחת או שתיים בצורת משולש מעוגל קצוות, שקצוותיו אוטמות את חלל המנוע ומשולש זה מסתובב מעגלית (אך אמצעו אינו ציר סיבובו) בתוך חלל המנוע ומחובר לציר ההנעה של הרכב דרך גלגל שיניים לעיגול פנימי שנמצא במרכזו של המשולש.
פתחי היניקה (להזרמת תערובת הדלק והאוויר) והפליטה נמצאים בחלל המנוע והבוכנה המרכזית של המנוע מסתובבת תוך כדי שהיא עוברת בין המצבים של יניקת תערובת, שרפה ופליטת שאריות הבעירה לאגזוז.
יעילות מנוע רוטורי היא בעיקר בהורדת הצורך של המרת התנועה הקווית (במנוע בעירה פנימית) לתנועה סיבובית של גל הארכובה (ציר ההנעה הראשי של הרכב) ובמספר החלקים הנמוך משמעותית לעומת מנוע הבעירה הפנימית (40 חלקים במנוע בעירה פנימית לעומת 3 חלקים במנוע רוטורי).
מנוע זה ניחן ביכולת להגיע לסיבובי מנוע רבים יותר מאשר מנוע הבעירה הפנימית וזאת בשל מרכיביו של המנוע, צורת עבודתו הסיבובית וסוגי חלקיו, אך למרות יעילות עבודתו עדיין ישנו חיסרון השחיקה הגבוה (של הבוכנה המשולשת) במנועים אלו וחיי מנוע כזה נעים בערך בסביבות 300,000 ק"מ למנוע, אך כל העת יצרני כלי רכב מתאמצים לשפר את אורך חייו ויעילותו.
כמו כן ההספק שניתן להפיק ממנוע רוטורי יחסית לנפחו גבוה מהספק של מנוע בעירה פנימית בנפח דומה.
המנוע הומצא בשנות ה-50 של המאה ה-20 ונמכר לחברת אאודי שניסתה לפתחו אך ללא הצלחה מרובה ועקב כך מכרו את זכויות הייצור לחברת מאזדה המפתחת אותו עד היום והוא נמצא בדגמי מכוניותיה כגון RX8 ו-RX7.
מערכות נוספות
מנוע המכונית כולל מערכות תומכות כגון:
מערכת קירור – מוכרת גם כרדיאטור. היא מקררת את המנוע בשעת פעולתו על ידי מאוורר שמקרר רשת של צינורות דקים בהם זורמים המים ועוברים על גוף המנוע בצינורות שבדפנותיו.
מערכת הדלק – מספקת דלק וחמצן למנוע. היא יכולה להיות מסוג קרבורטור או הזרקת דלק, כאשר כיום במכוניות חדשות משתמשים בעיקר במזרקים המחוברים ישירות למנוע.
מערכת הצתה – יוצרת ניצוץ הגורם להצתת התערובת בבוכנה וכתוצאה מכך הבוכנה נעה בתוך החלל הצילינדרי. ישנו הבדל במערכות הצתה לרכבים המשתמשים בדלק מסוג בנזין ודיזל, כאשר לכלי רכב המוזנים בדלק מסוג דיזל אין פעולת הצתה בכל מחזור של עבודת בוכנה אלא רק בהתנעה וזאת בשל החום הגבוה הנמצא בחלל הצילינדרי ומצית את תערובת הדיזל ללא צורך במצתים, בניגוד למנוע בנזין שם נדרשת הצתת התערובת בכל מחזור.
מערכת החשמל – של הרכב הכוללת אלטרנטור ומצבר המספקות חשמל למצתי הרכב שעל בוכנותיו.
כמו כן במנוע ישנו אגן שמן בתחתיתו על מנת לאפשר לחלקי המנוע לנוע בצורה חלקה ללא חיכוך העלול לשחוק אותם. כמו כן השמן מסייע בהסעת חום בין חלקי המנוע השונים ובספיחת לכלוך.
