Zatímco ve starověku se objevovaly pokusy sestrojit tepelné stroje, prvním úspěšným typem byl parní stroj z 18. století. Spalovací motor, který následoval v 19. století jako zdokonalení parního stroje pro mnoho aplikací, nelze připsat žádnému jedinému vynálezci. Píst, o kterém se předpokládá, že pochází již z roku 150 před naším letopočtem, byl používán kovodělníky v čerpadlech pro foukání vzduchu. Systém pístu a válce byl základem parního stroje, což přineslo komponentu do vysokého stavu účinnosti. Parní stroj však trpěl nízkou tepelnou účinností, velkou hmotností a objemem a obtížným provozem, které byly primárně spojeny s nutností spalovat palivo v peci oddělené od motoru. Ukázalo se, že je žádoucí samostatná pohonná jednotka.
Již v 17. století se několik experimentátorů poprvé pokusilo použít horké plynné produkty k provozu čerpadel. V roce 1820 byl v Anglii postaven motor, ve kterém v komoře explodovaly směsi vodíku a vzduchu. Komora byla poté ochlazena, aby se vytvořilo vakuum působící na píst. Prodej takových plynových motorů začal v roce 1823. Byly těžké a hrubé, ale obsahovaly mnoho základních prvků pozdějších, úspěšnějších zařízení. V roce 1824 vydal francouzský inženýr Sadi Carnot svou dnes již klasickou brožuru „Úvahy o hnací síle tepla“, která nastínila základní teorii vnitřního spalování. Během příštích několika desetiletí vynálezci a inženýři postavili motory, které využívaly tlak vytvářený spalováním paliv spíše než vakuum, a motory, ve kterých bylo palivo před spálením stlačeno. Žádnému z nich se však nepodařilo vyvinout operační systém. Konečně v roce 1860 Étienne Lenoir z Francie uvedl na trh motor, který fungoval na osvětlovací plyn a poskytoval přiměřeně uspokojivé služby. Lenoirův motor byl v podstatě přestavěný dvojčinný parní stroj se šoupátky pro přívod plynu a vzduchu a pro vypouštění výfukových produktů. Ačkoli motor Lenoir vyvinul malý výkon a využil pouze asi 4 procenta energie v palivu, stovky těchto zařízení se během pěti let používaly ve Francii a Británii. Používaly se pro napájení vodních čerpadel a tiskařských strojů a pro plnění některých dalších úkolů, které vyžadovaly pouze omezený výkon.
Velký teoretický pokrok nastal v roce 1862 zveřejněním popisu ideálního pracovního cyklu spalovacího motoru. Autor, francouzský inženýr Alphonse Beau de Rochas, stanovil jako nezbytné pro optimální účinnost následující podmínky: maximální objem válce s minimální chladicí plochou, maximální rychlost expanze, maximální poměr expanze a maximální tlak zapálené náplně. Požadovaný sled operací popsal jako (1) sání během celého zdvihu pístu, (2) stlačení během následujícího zdvihu, (3) zapálení náplně v úvrati a expanze během dalšího zdvihu (silový zdvih) a (4) vypuzení spálených plynů během dalšího nádechu. Motor popsaný Beau de Rochas měl tedy čtyřdobý cyklus, na rozdíl od dvoudobého cyklu (sání-zapalování a výkon-výfuk) motoru Lenoir. Beau de Rochas svůj motor nikdy nepostavil a žádný čtyřtaktní motor se neobjevil déle než deset let. Nakonec v roce 1876 německý inženýr Nikolaus A. Otto postavil spalovací jednotku na principu Beau de Rochas. (Ottova firma Otto a Langen před několika lety vyrobila a uvedla na trh vylepšený dvoutaktní motor.) Čtyřtaktní Ottoův motor zaznamenal okamžitý úspěch. Navzdory velké hmotnosti a nízké hospodárnosti se za 50,000 let prodalo téměř 200,000 17 motorů s celkovým výkonem asi 1878 1877 koňských sil, po čemž následoval rychlý vývoj široké škály motorů stejného typu. Výroba Ottova motoru ve Spojených státech začala v roce XNUMX po udělení patentu Ottovi v roce XNUMX.
O osm let později Gottlieb Daimler a Wilhelm Maybach, bývalí Ottovi spolupracovníci, vyvinuli první úspěšný vysokorychlostní čtyřdobý motor a vynalezli karburátor, který umožňoval používat jako palivo benzín. Použili svůj motor k pohonu jízdního kola (snad první motocykl na světě) a později čtyřkolového kočáru. Přibližně ve stejné době další německý strojní inženýr Karl Benz sestrojil jednoválcový benzínový motor pro pohon toho, co je často považováno za první praktický automobil. Motory vyrobené Daimlerem, Maybachem a Benzem byly v zásadě stejné jako dnešní základní benzínový motor. Informace o následných vylepšeních a pokrocích naleznete vidět automobil.
