汽油机吸入燃料与空气的混合物并将其压缩，然后通过火花将混合物点燃。柴油机只吸入空气并将其压缩，然后将燃油喷入压缩空气。压缩空气产生的热量就能将燃油点燃。

汽油机的压缩比为8:1至12:1，而柴油机的压缩比为14:1，甚至能达到25:1。由于柴油机具有更高的压缩比，因此率也更高。

汽油机通常使用汽化作用，即在空气进入气缸或油口之前，空气与燃油早已混合；或使用油口燃油喷射，即在开始进气冲程（气缸外）之前喷射燃油。柴油机采用直喷式，即柴油被直接喷入气缸。

注意柴油机没有火花塞，它吸入并压缩空气，然后将燃油直接喷入燃烧腔（直喷式）。其实是压缩空气产生的热量点燃了柴油机的燃油。

柴油机的喷油器是其为复杂的部件，并且曾经是大量试验的课题。因为具体到每台发动机，其喷油器的位置都可能各不相同。喷油器应当能够承受气缸内部的温度和压力，同时使喷出的燃油呈细密的雾状。使气缸内部循环的油雾能够均匀分布也是个问题，因此些柴油机采用殊的感应阀、预燃烧腔或其他装置，以使气流在燃烧腔内呈旋涡状，或者改进点火和燃烧过程。