汽油機和柴油機是目前廣泛應用在工農業生產和交通運輸部門的熱機。它們的區別主要在於壓縮比、點火方式、所用燃料及用途。
壓縮比是指活塞在氣缸中運動時，氣缸中出現氣體的最大體積和最小體積之比。活塞在最低點時氣缸中氣體體積最大，活塞在最高點時氣缸中氣體體積最小，前者叫氣缸總容積，後者叫氣缸燃燒室容積。壓縮比規定為
壓縮比＝汽缸總容積／燃燒室容積壓縮比是內燃機的重要指標，壓縮比越大，其壓強越大，溫度越高。汽油機的壓縮比為4～6。柴油机的压缩比为15～18。从理论上讲，压缩比越大，效率越高。但因为气缸受材料强度的限制，而且气缸内工质的温度不能超过燃料的燃点，所以压缩比不能太大。
它们的点火方式不同，汽油机是把吸入气缸的汽油蒸汽与空气混合、加压，然后用火花塞点火。柴油机是由喷油嘴喷出的雾状柴油与空气混合、加压，靠压缩来提高混合气体的温度自动点火。汽油机是用汽油做燃料，柴油机是用柴油做燃料。它们的名称就是由此而来的。
汽油机使用铝合金、塑料等材料制成。体积小，重量轻，起动方便，运转平稳，转速快，适用于汽车、飞机等要求体积小、速度快的运输工具。柴油机的压缩比大，气缸因为要承受较大的压力而做得较为牢固笨重，一般用钢板，铁板等材料制成。它的功率大，适用于载重较大的大型卡车、拖拉机、机车和船舰。