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Im Prinzip sind diese beiden Motorentypen gleich aufgebaut. Der Brennraum besteht aus einem Zylinder, der an einem Ende geschlossen ist und in dem sich ein Kolben bewegt. Wichtig dabei ist, daß der Abstand zwischen Kolben und Zylinderwand möglichst klein ist, um eine effiziente Kompression zu erzeugen. Deshalb benötigt jeder Motor auch Schmieröl, auf dem die Metallteile gleiten können. Ansonsten kommt es zu einem sogenannten Kolbenfresser, wenn sich der Kolben im Zylinder verkeilt. Jeder Kolben ist mit einer Pleuelstange verbunden, die wiederum mit der Kurbelwelle verbunden ist. Diese ist so konstruiert, daß die Auf- und Abbewegungen des Kolbens in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Außerdem sind an der Kurbelwelle noch Ausgleichsgewichte angebracht, die Unregelmäßigkeiten in der Bewegung möglichst gering halten sollen. Es gibt Motoren mit einem oder beliebig vielen Zylindern, sofern es menschliches Können und Technik zulassen. Ein Rasenmähermotor beispielsweise besitzt nur einen Zylinder, ein Kleinwagen in der Regel vier und ein Schiffsmotor um die vierundzwanzig. Die meisten modernen Automotoren haben vier Zylinder in Reihe. Es gibt aber auch noch andere Konstruktionsmöglichkeiten, die eine höhere Anzahl zulassen. Reihenmotoren mit sechs Zylindern sind sehr lang und aufwendig in der Herstellung, laufen aber sehr ruhig und kommen deshalb in Limousinen zum Einsatz. Um dem Platzproblem Abhilfe zu schaffen können die Zylinder auch V förmig in einem Winkel von 90° oder 15° angeordnet werden. Bei einem VK Käfer zum Beispiel liegen die Zylinder einander gegenüber. Dadurch wird der sogenannte Boxermotor sehr flach, und eine Kühlung durch Luft ist vollkommen ausreichend.
Zum Kraftstoffzufursystem eines Verbrennungsmotors gehören der Tank, eine Pumpe und die Anlage zur Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffes. Beim Benzinmotor werden im Vergaser Treibstoff und Luft zu einem hochexplosiven Gemisch vereint, das dann durch den Ansaugkrümmer in die einzelnen Brennkammern weitergeleitet wird. Auf jedem Zylinder sitzen in der Regel zwei Ventile. Das Ansaugventil leitet das Gemisch in den Zylinder, das Auslaßventil saugt die Abgase hinaus in den Abgaskrümmer, der in den Auspuff mündet. Die Tellerventile werden mechanisch geöffnet bzw. geschlossen. Das geschieht durch die Nockenwelle, die über Zahnräder mit der Kurbelwelle verbunden ist und so zum richtigen Zeitpunkt die Ventile bedient werden können. Beim Dieselmotor wird der Kraftstoff heute direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt. Der Vergaser entfällt bei dieser Methode, was man sich auch vermehrt bei Benzinmotoren zu Nutze macht. Ein elektronisch gesteuertes Einspritzsystem löst den Vergaser ab. Dadurch wird der Verbauch wesentlich geringer.
Aufgrund der bei der Verbrennung entstehenden Wärme benötigen alle Kraftmaschinen ein Kühlsystem. Die Kühlung erfolgt entweder durch Luft oder durch eine Flüssigkeit. Um genügend Kühloberfläche bieten zu können, besitzen luftgekühlte Motoren Rippen, die gemäß dem Prinzip der Oberflächenvergrößerung die Kühlung verbessern, da mehr Wärme abgeleitet werden kann. Bei wassergekühlten Maschinen sind Hohlräume im Motorblock vorhanden, durch die die Flüssigkeit geleitet wird. Die aufgenommene Wärme wird an die Rippen im Kühler weitergegeben. Eine Pumpe hält den Kühlwasserkreislauf ständig aufrecht. Aufgrund unausgereifter Kühlsysteme stellten steile Straßen den Autofahrer früher vor ein großes Problem. Besonders im Sommer konnte das Wasser nicht mehr ausreichend abgekühlt werden und so kochte nicht selten der Kühler.
Im Gegensatz zu Dampfmaschinen und Turbinen entsteht beim Anlaufen einer Verbrennungskraftmaschine kein Drehmoment. Ein elektrischer Anlasser schafft hier Abhilfe, der mit der Kurbelwelle verbunden ist. Sobald die ganze Maschine von allein läuft wird durch ein Kugellager die Verbindung zum Anlasser gelöst. Früher benötigte man zum Starten des Motors eine Kurbel. Kleinere Kraftmaschinen können auch mit einem Seilzug oder einem Kickstarter angelassen werden.
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