按結構分類
一台汽車發動機往往具有3個以上的汽缸，對於汽車發動機主要的分類方式是根據汽缸的佈局及排列方式來劃分。一般有直列、V型、W型以及水準對置等幾種。
直列發動機(LineEngine)，它的所有汽缸均按同一角度肩並肩排成一個平面，它的優點是缸體和曲軸結構十分簡單，而且使用一個汽缸蓋，製造成本較低，尺寸緊湊。直列發動機穩定性高，低速扭矩特性好並且燃料消耗也較少，但缺點是功率較低，並且不適合6缸以上的發動機採用。
直列發動機在國產車中應用十分廣泛，幾乎所有中檔以下國產車及採用四缸發動機的車型都是直列發動機。
經典實例：寶馬公司一直是直列發動機的堅決擁護者，寶馬的L6(直列六缸)發動機無論在技術含量、缸數上還是在性能表現上都可算是直列發動機的極致。寶馬的頂級車型新7系轎車仍然有採用L6發動機的版本。
V型發動機，將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角佈置一起，使兩組汽缸形成有一個夾角的平面，從側面看汽缸呈V字形，故稱V型發動機。
V型發動機的高度和長度尺寸小，在汽車上佈置起來較為方便。尤其是現代汽車比較重視空氣動力學，要求汽車迎風面越小越好，也就要求發動機蓋越低越好。另外，如果將發動機長度縮短，便能為駕乘艙留出更大的空間。由於汽缸之間已相互錯開佈置，這便於通過擴大汽缸直徑來提高排量和功率並且適合於較高的汽缸數。此外，V型發動機汽缸對向佈置，還可抵消一部分振動，使發動機運轉更平順。
V型發動機的缺點則是必須使用兩個汽缸蓋，結構較為複雜、成本較高。另外其寬度加大後，發動機兩側空間較小，不易再安排其它裝置。
目前國產的中高檔車型中，不少採用V型6缸發動機，比如君威，帕薩特及奧迪A6等等。
經典實例：歐洲的豪華轎車往往採用8缸以上的V型發動機設計，比如勞斯萊斯的、賓士頂級的S600轎車等都是V12發動機，而目前V型發動機最高可達到16缸，排量在10升以上。
W型發動機，W型發動機是德國大眾專屬發動機技術。將V型發動機的每側汽缸再進行小角度的錯開(如帕薩特W8的小角度為15度)，就成了W型發動機。或者說W型發動機的汽缸排列形式是由兩個小V形組成一個大V形。嚴格說來W型發動機還應屬V型發動機的變種。
W型與V型發動機相比可將發動機做得更短一些，曲軸也可短些，這樣就能節省發動機所占的空間，同時重量也可輕些，但它的寬度更大，使得發動機室更滿。
W型發動機最大的問題是發動機由一個整體被分割為兩個部分，在運作時必然會引起很大的振動。針對這一問題，大眾在W型發動機上設計了兩個反向轉動的平衡軸，讓兩個部分的振動在內部相互抵消。
經典實例：大眾的旗艦車型輝騰以前由於沒2缸發動機，而與同級別賓士S600相比底氣不足，而大眾全新W12發動機則徹底改變了這一劣勢，大眾旗下的另兩款豪華車：本特利新車GT和奧迪旗艦A8L6.0都將採用W12發動機。
水準對置發動機，如果將直列發動機看成夾角為0度的V型發動機，當兩排汽缸的夾角擴大為180度，汽缸水準對置排列，就是水準對置發動機了。
水準對置發動機的最大優點是重心低。由於它的汽缸為“平放”，因此降低了汽車的重心，同時又能讓車頭設計得又扁又低。這些因素都能增強汽車的行駛穩定性。此外，水準對置的汽缸佈局是一種對稱穩定結構，這使得發動機的運轉平順性比V型發動機更好，運行時的功率損耗也是最小。
經典實例：水準對置發動機是日本富士汽車的招牌技術之一，採用水準對置發動機的富士WRX-STi車型是世界拉力賽場上的傳奇車型，也是全球飆車族們夢寐以求的至愛。
轉子發動機，傳統發動機都是通過汽缸內活塞的往復運動最終驅動車子前進，發動機及氣缸本身都是相對不動的，而轉子發動機則是一種三角活塞旋轉式發動機，它採用三角轉子旋轉運動來控制壓縮和排放。轉子發動機的優點十分明顯，它尺寸較小，重量較輕，功率很大，並且振動和雜訊極低。但是由於轉子技術的複雜，使其製造成本極其高昂，耐用性也低於傳統發動機。
經典實例：至今為止，將轉子發動機技術成熟運用於市場產品的僅有馬自達一家廠家。目前馬自達赫赫有名RX-8跑車正是轉子發動機技術的最新繼承者。
按發動機佈局劃分
按照發動機在車身上的佈局，還可以分成前置發動機、中置發動機以及後置發動機三種。
目前在國內車市所能看到的絕大部分車型都是採用的前置發動機，即發動機位車前輪軸之前。前置發動機的優點是簡化了車子變速器與驅動橋的結構，特別是對於目前占絕對主流的前輪驅動車型而言，發動機將動力直接輸送到前輪上，省略了長長的傳動軸，不但減少了功率傳遞損耗，也大大降低了動力傳動機構的複雜性和故障率。因外，將發動機置駕駛員的前方，在正面撞車時，發動機可以保護駕駛員免受衝擊，從而提高了車的安全性。
與前置發動機相對應的是後置發動機，後置發動機往往對應於一些後輪驅動的大馬力車型，典型車型為保時捷的911系列跑車。此外，還有一種佈局便是中置發動機，即發動機位於汽車的前後輪軸之間，對於一些極端追求性能的車型而言，將發動機中置是一種最理想的方式，因為發動機的位置正好位於車子重心附近，而不是重量過於集中在車頭或車尾，達到最佳的配重比，這將大大提高車子的操控性和行駛穩定性。包括法拉利、蘭博基尼在內的不少經典跑車都採用的是中置發動機佈局。
按燃料分類
柴油機與汽油機
汽車發動機按所使用的燃料進行分類，可以分為汽油機和柴油機。
汽油與柴油相比較，汽油的沸點低、容易汽化，汽油發動機通過氣缸壓縮，將吸入的汽油氣化，並與缸內空氣相混合，形成可燃混合氣體，最後由火花塞放電點燃氣體推動汽缸活塞作功；柴油的特點是自燃溫度低，所以柴油發動機無需要火花塞之類的點火裝置，它採用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃測試，這時再噴入柴油、柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒。兩種發動機相比較而言，一般來說，因為汽油發動機需要對汽油的噴入量、噴入時間以及點火時間控制得十分準確，因此結構往往比柴油機更複雜精密一些，而柴油機由於汽缸的壓力大於汽油機，因而對材料的結構強度和剛度則要求更高一些。
從性能上說，汽油發動機的長處是最大功率及轉速高，運轉安靜平順，排放低，而柴油發動機的優點則是燃燒效率高、油耗低，並且低轉速扭矩及最大扭矩遠遠超過汽油機。體現在駕駛感受上，人們會發現柴油驅動的轎車起步十分迅速，在山路及坡道上後勁十足，然後在中後段的加速性以及最高車速方面又會遜於同檔次的汽油機版本。國內傳統柴油機一直給人以體積笨重、振動雜訊大以及排放污染嚴重的印象，因此國產轎車基本都採用汽油發動機，然而近年來，國外知名車商開始將一些最新的柴油機技術引入到中國，大大改善了國人對柴油機的偏見，譬如一汽大眾剛剛推出TDI柴油發動機寶來，其環保性、動力性以及平順性都不遜於汽油機，同時又具有柴油機特有的巨大扭力和超低油耗，市場前景十分看好。
參考資料：大嘴車壇
