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Die wichtigsten Teile haben Otto- und Dieselmotor gemeinsam. Der Brennraum besteht aus einem Zylinder, der an einem Ende geschlossen ist und in dem sich der eng sitzende Kolben bewegt. Ein Ende des Kolbens ist über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden. Die Kurbelwelle wandelt die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung um. Bei Kraftmaschinen mit mehreren Zylindern befinden sich auf der Kurbelwelle für jeden Zylinder Kurbelzapfen. Durch diese Konstruktion übt jeder Kolben im richtigen Moment der Drehung Kraft auf die Kurbelwelle aus. Die Kurbelwelle ist mit einem Schwungrad und Gegengewichten versehen. Das Trägheitsmoment des Rades und der Gewichte soll Unregelmäßigkeiten in der Bewegung der Welle so gering wie möglich halten. Eine Kraftmaschine kann einen oder mehrere Zylinder enthalten (z. B. in Schiffsmotoren bis zu 28 Stück).
Zum Kraftstoffzufuhrsystem eines Verbrennungsmotors gehören der Tank, die Kraftstoffpumpe und eine Anlage zur Vergasung oder Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffes. Letzteres ist beim Ottomotor der Vergaser. Der gasförmige und mit Luft vermischte Kraftstoff wird bei den meisten mehrzylindrigen Kraftmaschinen über ein verzweigtes Rohr, dem Ansaugkrümmer, zu den Kolben geleitet. Bei vielen Kraftmaschinen werden die bei der Verbrennung entstandenen Gase über ein ähnliches Rohr, den Abgaskrümmer, abgeleitet. Über mechanisch betriebene Tellerventile oder Schlitze gelangt das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder (Einlaßventile). Die Abgase gelangen auf ähnlichem Wege wieder hinaus - in diesem Fall über die Auslaßventile. Die Ventile werden durch Druckfedern geschlossen gehalten und zum richtigen Zeitpunkt des Arbeitszyklus über Nocken auf der sich drehenden Nockenwelle geöffnet. Die Nockenwelle ist über Zahnräder mit der Kurbelwelle verbunden. In den achtziger Jahren wurden elektronische Einspritzsysteme für den Kraftstoff, die auch bei Dieselmotoren eingesetzt werden, entwickelt. Diese Systeme verdrängten allmählich die herkömmlichen Verfahren zur Herstellung des richtigen Luft-Kraftstoff-Gemisches. Computergesteuerte Überwachungssysteme führten zu besserer Kraftstoffausnutzung und geringerem Schadstoffausstoß.
Das Zündsystem des unten beschriebenen Ottomotors besteht aus einer Gleichstromquelle mit geringer Spannung, die an den Primärkreis der Zündspule angeschlossen ist (Transformator). Der Strom wird durch eine Schaltautomatik, dem Unterbrecher, mehrmals pro Sekunde unterbrochen. Der so zerhackte Strom des Primärkreises induziert im Sekundärkreis eine pulsierende Hochspannung (bis zu 30 000 Volt). Dieser Hochspannungsstrom wird über den Zündverteiler abwechselnd zu den einzelnen Zylindern geführt. Die eigentliche Zündung erfolgt mit Hilfe der Zündkerze, einem isolierten Leiter, der oben oder in der Wand des Zylinders eingebaut ist. An dem Ende der Zündkerze, die in den Zylinder hineinragt, befindet sich zwischen zwei Drähten (Mittel- und Masseelektrode) eine kleine Lücke. Der Hochspannungsstrom überspringt diese Lücke. Dabei ensteht ein Funken, der das Kraftstoffgemisch im Zylinder entzündet.
Auf Grund der bei der Verbrennung entstehenden Wärme benötigen alle Kraftmaschinen ein Kühlsystem. Einige Flugzeug- und Kraftfahrzeugmotoren, kleine stationäre Kraftmaschinen und die Außenbordmotoren von Booten sind luftgekühlt. Bei diesem System sind die Außenseiten des Motors von Rippen umgeben, die eine große Kühloberfläche bieten. Andere Kraftmaschinen sind wassergekühlt. Die Motoraußenwände sind doppelwandig, wobei in dem äußeren System (Kühlwasserräume) das Kühlwasser fließt. Bei Kraftfahrzeugen wird das Kühlwasser mit einer Wasserpumpe umgewälzt. Die Kühlung erreicht man, indem das Wasser durch die mit Rippen versehenen Kühlschlangen des Kühlers geleitet wird. Der Kühler ist letztendlich luftgekühlt. Bei Schiffsmaschinen wird Meerwasser zur Kühlung eingesetzt.
Im Gegensatz zu Dampfmaschinen und Turbinen entsteht beim Anlaufen einer Verbrennungskraftmaschine kein Drehmoment. Daher muß zunächst die Kurbelwelle in Bewegung gesetzt werden. Kraftfahrzeugmotoren haben dazu normalerweise einen elektrischen Anlasser, der über Zahnräder mit der Kurbelwelle in Verbindung steht. Sobald die Verbrennungsmaschine läuft, wird diese Verbindung durch eine Kupplung gelöst. Kleinere Kraftmaschinen lassen sich mit der Hand durch Drehen der Kurbelwelle mit einer Kurbel oder durch Ziehen eines Seiles, das mehrfach um das Schwungrad gewickelt wird, anwerfen. Zu den Verfahren zum Anlassen großer Kraftmaschinen gehört der Schwungkraftanlasser. Er besteht aus einem Schwungrad, das per Hand oder mit einem elektrischen Motor gedreht wird. Beim Explosionsstarter wird eine leere Patrone zur Explosion gebracht, um ein Turbinenrad zu drehen, das mit der Kraftmaschine verbunden ist. Schwungkraftanlasser und Explosionsstarter werden in erster Linie bei Flugmotoren eingesetzt.
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