In een verbrandingsmotor komt door middel van de verbranding van een brandstof energie vrij in de vorm van hoge druk en temperatuur. De drukverhoging is het gevolg van de temperatuurstijging en een toename van de hoeveelheid moleculen na de verbranding. De hoge druk en temperatuur zorgen voor uitzetting van het gas die mogelijk wordt door een bewegend onderdeel of de aanwezigheid van een opening.
Bij een klassieke verbrandingsmotor gebeurt dat door de uitoefening van druk op een zuiger of op schoepen. Bij een straalmotor zorgt de opbouw van druk voor de uitstroom van een hoeveelheid gassen. De druk welke de verbrandingsproducten uitoefenen op de behuizing van de motor zorgen voor de voortstuwing ervan.
De meest gebruikte brandstoffen in verbrandingsmotoren zijn aardoliederivaten zoals bijvoorbeeld diesel(olie), zware stookolie, benzine, en LPG. In verband met de toenemende uitstoot van broeikasgassen door het verkeer op de wegen wordt geëxperimenteerd met alternatieve brandstoffen welke niet afkomstig zijn van aardolie, zoals bio-ethanol, biogas, biodiesel, aardgas, puur plantaardige olie en waterstof.
In 1862 werd door Etienne Lenoir een hippomobile gebouwd die voorzien was van een met waterstofgas aangedreven verbrandingsmotor. Pas toen Nikolaus Otto in 1878 deze motor verbeterde werd de gasmotor van Lenoir op commercieel gebied een succes. Gottlieb Daimler leverde uiteindelijk de finishing touch met zijn patent op de eerste succesvolle hogesnelheidsverbrandingsmotor (in het jaar 1885). De belangrijkste verbeteringen aan de zware-oliemotor werden door Rudolf Diesel gedaan. Eind negentiende eeuw was de verbrandingsmotor de grote concurrent geworden van de stoommachine op het transport- en industrieel vlak.