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Normalerweise ist der Ottomotor ein Viertaktmotor, d. h. der Kolben führt während eines Arbeitsspieles vier Takte aus, zwei in Richtung des (geschlossenen) Zylinderkopfes und zwei weg vom Kopf. Während des ersten Taktes bewegt sich der Kolben vom Zylinderkopf weg, gleichzeitig wird das Einlaßventil geöffnet. Durch die Kolbenbewegung während dieses Taktes wird eine bestimmte Menge des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Brennraum eingesogen. Während des nächsten Taktes bewegt sich der Kolben in Richtung des Zylinderkopfes und verdichtet das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum. In dem Augenblick, in dem der Kolben das Ende dieses Taktes erreicht hat, ist das freie Volumen in der Brennkammer am geringsten, der Kraftstoff wird mit der Zündkerze entzündet und verbrennt. Dabei wirkt das sich ausdehnende Brenngas auf den Kolben, der dadurch beim dritten Takt vom Zylinderkopf weggedrückt wird. Beim vierten und letzten Takt wird das Auslaßventil geöffnet. Der Kolben bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes und drückt dabei die Abgase aus der Verbrennungskammer, so daß der Zylinder für das nächste Arbeitsspiel bereit ist.
Der Wirkungsgrad eines modernen Ottomotors wird durch eine Reihe von Faktoren begrenzt, darunter u. a. Kühlungs- und Reibungsverluste. Im allgemeinen bestimmt das Verdichtungsverhältnis den Wirkungsgrad einer solchen Kraftmaschine. Das Verdichtungsverhältnis (das Verhältnis von maximalem und minimalem Volumen der Verbrennungskammer) liegt beim größten Teil der modernen Ottomotoren meist bei etwa 8:1 oder 10:1. Höhere Verdichtungsverhältnisse von etwa 12:1 mit entsprechender Erhöhung des Wirkungsgrades sind mit klopffesten Kraftstoffen hoher Oktanzahl möglich. Der Wirkungsgrad eines guten, modernen Ottomotors liegt zwischen 20 und 25 Prozent - anders ausgedrückt, wird nur dieser Prozentsatz der Wärmeenergie des Kraftstoffes in mechanische Energie umgewandelt.
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