Motoren er strømkilden til bilen. De fleste bilmotorer er enheter for termisk kraft, referert til som termiske motorer. Termodynamisk motor skal konvertere varmeenergien produsert ved forbrenning til mekanisk energi ved hjelp av tilstandsendring av arbeidsstoff.
I 1876 oppfant Nicolaus A. Otto, en tysker, den frem- og tilbakegående stemplet firetakters bensinmotor på grunnlag av atmosfæretrykkmotoren. På grunn av de fire slagene på inntak, kompresjon, arbeid og eksos, økes den termiske virkningsgraden til motoren fra 11% til 14% av atmosfæretrykkmotoren, mens kvaliteten på motoren reduseres med 70%.
I 1892 oppfant Rudolf Diesel, en tysk ingeniør, en motor med kompresjonsantennelse (dvs. en dieselmotor), som var det andre store gjennombruddet i forbrenningsmotorers historie. På grunn av bruk av høyt kompresjonsforhold og utvidelsesforhold økte den termiske virkningsgraden til andre motorer på den tiden med en gang.
I 1926 la sveitsiske A. Buchi frem teorien om eksos-turboladning, som bruker eksosenergien fra motoren til å drive kompressoren og presse motoren. Etter 1950-tallet begynte man å gradvis ta i bruk avgass-turboladeteknologi i forbrenningsmotorer i biler, noe som forbedret motorytelsen kraftig og ble det tredje store gjennombruddet i utviklingshistorien til forbrenningsmotorer.
