Bensiinimoottorin toimintaperiaate perustuu pääasiassa nelitahtiseen sykliin, joka on imu, puristus, poltto (teho) ja pakokaasu. Erityinen prosessi on seuraava:
Syöttöisku. Mäntä liikkuu yläkuolokohdasta alempaan kuolokohtaan kampiakselin ohjaamana. Tässä vaiheessa imuventtiili avautuu, pakoventtiili sulkeutuu ja raitista ilmaa (joka koostuu pääasiassa ilman ja bensiinin seoksesta) imetään sylinteriin.
Puristusisku. Mäntä liikkuu alakuolokohdasta yläkuolokohtaan. Tällä hetkellä sekä imu- että pakoventtiilit ovat kiinni, sylinterissä oleva sekakaasu puristetaan ja lämpötila ja paine kasvavat.
Poltto (voima)isku. Kun puristusisku on lähellä yläkuolokohtaa, sytytystulppa synnyttää sähkökipinän, joka sytyttää puristetun kaasuseoksen. Palamisprosessi saa kaasun laajenemaan nopeasti, synnyttäen korkean lämpötilan ja korkean paineen, mikä työntää männän siirtymään pohjakuolokohtaan.
poistoisku. Mäntä liikkuu yläkuolokohdasta alakuolokohtaan, pakoventtiili aukeaa ja pakokaasu poistuu männän ohjaamasta sylinteristä.
Tässä prosessissa kampiakseli muuttaa männän edestakaisen liikkeen pyöriväksi liikkeeksi, jolloin se käyttää kiertokankea ja muuta siihen liittyvää mekaanista työtä. Lisäksi moottori tarvitsee voitelujärjestelmän kitkan vähentämiseksi, jäähdytysjärjestelmän lämpötilan säätelemiseksi ja sytytysjärjestelmän seoksen sytyttämiseksi.