(1)按照所用燃料分类
内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机.使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机.汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高,质量小,噪音小,起动容易,制造成本低；柴油机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都比汽油机好.
(2)按照行程分类
内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机.把曲轴转两圈(720°),活塞在气缸内上下往复运动四个行程,完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360°),活塞在气缸内上下往复运动两个行程,完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机.汽车发动机广泛使用四行程内燃机.
(3)按照冷却方式分类
内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机.水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的.水冷发动机冷却均匀,工作可靠,冷却效果好,被广泛地应用于现代车用发动机.
(4)按照气缸数目分类
内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机.仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机.如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机.现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机.
(5)按照气缸排列方式分类
内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式.单列式发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的,但为了降低高度,有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列,两列之间的夹角