汽車發動機多為熱力裝置，簡稱熱機。
熱機通過工質的狀態變化，將燃料燃燒產生的熱能轉化為機械能。
1876年，德國人尼古拉·a·奧托在大氣壓發動機的基礎上發明了往復活塞式四沖程汽油機。
由於進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，發動機的熱效率由大氣壓發動機的11%提高到14%，而發動機的質量卻減少了70%。
1892年，德國工程師魯道夫·迪塞爾發明了壓燃式發動機(柴油機)，實現了內燃機歷史上的第二次重大突破。
由於壓縮比和膨脹比高，熱效率比當時其他發動機提高了1倍。
1926年，瑞士人A. Buchi提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發動機排出的廢氣的能量驅動壓氣機，對發動機進行增壓。
20世紀50年代後，廢氣渦輪增壓技術開始逐步應用於汽車內燃機，極大地改善了發動機性能，成為內燃機發展史上的第三次重大突破。
1956年，德國人汪克爾發明了轉子發動機，大大提高了發動機轉速。
1964年，德國NSU公司首次在汽車上安裝了轉子發動機。
1967年，德國Bosch公司首次推出由電子計算機控制的電子燃油噴射系統(EFI)，開創了電子控制技術在汽車發動機上應用的歷史。
經過30年的發展，以電子計算機為核心的發動機管理系統(EMS)逐漸成為汽車(尤其是轎車發動機)上的標準配置。
由於電子控制技術的應用，發動機的汙染物排放、噪聲和油耗大幅降低，動力性能得到提升，成為內燃機發展史上的第四次重大突破。
1967年，美國舉行了壹場氫汽車的公開表演，每次以80 km/h的速度充氫可以跑121 km。
該車有19個座位，由美國比林斯公司制造。
1971年，第壹輛裝有斯特林發動機的公共汽車開始運行。
1972年，日本本田技研工業在市場上銷售了壹款搭載復合渦流控制燃燒(CVCC)發動機的思域轎車，打響了稀薄氣體燃燒發動機的第壹槍。
1977年，首屆電動汽車國際會議在美國芝加哥召開。
會議期間，展出了100多輛電動汽車。
1978年，日本研制成功混合動力汽車。
1979年8月，巴西制造了以酒精為燃料的汽車。
巴西現在是世界上使用酒精汽車最多的國家。
1980年，日本研制成功液氫汽車。
後面安裝了特殊的儲罐，使液氫保持低溫和壹定的壓力。
車輛使用85升液氫，行駛400公裏，時速達到135公裏。
1980年，美國試制成功鋅氯電池電動車。
1980年，西班牙研制成功太陽能汽車。
1980年，西德漢堡西北的Itzejo的壹位工程師發明了壹種以乙炔氣為動力的汽車。
首先，碳化鈣被轉化為氣體，然後這些氣體被用來燃燒噴氣式發動機來驅動汽車。它的速度和安全性不亞於汽油車。20公斤的電石可以讓汽車行駛至少300公裏。
1980年，美國加州大學的約翰·庫珀和歐文·貝倫開始研究“燒鋁”電動車。
1983年，世界上第壹輛裝有柴油陶瓷發動機的汽車試車成功。
該發動機由日本京都陶瓷公司研發，主要部件采用陶瓷，省去了冷卻系統，重量輕，節能效果顯著，同等條件下比常規發動機多行駛30%。
1984前蘇聯研制出雙燃料汽車。
汽車啟動時，先用汽油，再專用天然氣。
1984年，美國美孚石油公司的阿莫克比化學公司研制出壹種叫做都龍塑料的合成材料，公司用這種材料成功制造出世界上第壹臺全塑料汽車發動機，重量只有84公斤。
美國Lola T-616GT轎車使用的就是這款全塑料發動機。
1984年，澳大利亞工程師Sharish成功研制出OCP發動機。
1985年，澳大利亞比蘭丁研制出壹種安全可靠、啟動靈活、高速、不冒煙的蒸汽機汽車。
1986年，日本三洋電機公司研制成功第壹輛太陽能電池汽車。
1994年，英國的大衛·鮑文發明了另壹種風車，並已投入量產。