風冷發動機缸體與缸套是一體或接合成無間隙的整體。內部是活塞滑動的工作區域，外部則均勻有序的密佈散熱片，一般採用導熱係數較高的材料壓鑄而成，活塞的工作熱直接透過缸體傳出，由散熱片間的流動空氣帶走，這種方式一般常用於二衝程發動機上。

水冷發動機的缸體內鑄造有複雜的冷卻水道（乾式缸套），或與缸套形成冷卻水道（溼式缸套），活塞在缸套內工作，熱量透過缸套傳遞給水道中的冷卻水來實施冷卻。這種方式一般常用於四衝程發動機上。

風冷是採用空氣作冷卻介質,高速流動的空氣直接將高溫零件的熱量帶走,以降低發動機的溫度。風冷分自然風冷和強制風冷兩種。自然風冷是利用機械運動中迎面進來的氣流,直接對缸蓋、缸體等機件進行冷卻。為了提高散熱效率,風冷式發動機採用增加發動機外表散熱面積,即在缸蓋、缸套、缸體等的外表鑄有散熱片。在溫度較高處,如燃燒室、排氣孔附近,散熱面積更大。散熱片要光滑清潔,以提高散熱效能；強制風冷式是用風扇提高流經散熱片處的氣流流速,提高冷卻效果。即發動機自身帶動風扇,將氣流的流速和流量提高,透過導風罩的合理分配,對缸蓋、缸套、缸體等進行可靠的冷卻。

水冷是利用水(或防凍液)作為冷卻介質帶走發動機高溫機件的熱量,以保證發動機正常的工作溫度。水冷卻系由水泵、散熱器、風扇、節溫器、水套和水管等組成。水冷系統的冷卻液在發動機的水套中,吸收高溫機件的熱量後溫度升高,經散熱器利用風扇和迎風氣流進行冷卻,隨後又將冷卻後的冷卻液泵入水套,進行迴圈冷卻。冷卻液的迴圈方式有兩種：當發動機水溫低於70℃時,節溫器關閉,冷卻液流經水泵-水套-節溫器旁通管-水泵(不經散熱器), 即小迴圈,這樣有利於發動機啟動後溫度迅速上升；當發動機水溫超過70℃時,節溫器自動開啟,冷卻液流經水泵-水套-節溫器開關閥-散熱器-水泵,即大迴圈,以加強冷卻效果。冷卻液一般用軟水,以減少散熱器及水套內壁中沉積水垢,影響散熱效果。在寒冷地區或冬季, 要使用防凍液。水冷卻系統常設有輔助容器(也稱膨脹箱),它與散熱器相通,當冷卻液受熱膨脹形成蒸汽時,透過散熱器蓋上的蒸汽閥將溢位散熱器的水和蒸汽儲存起來,當冷卻液降溫收縮時,又可透過洩水閥補充給散熱器。

風冷發動機氣缸壁的適宣工作溫度為l50~180℃,而水冷發動機氣缸璧水套的適宜工作溫度為85~95℃。風冷發動機零件少,構造簡單,質量輕,製造成本較低,功率利用率高,沒有漏水、冰凍、結垢等故障,使用維護方便,環境適應性好,啟動後暖機時間短。缺點是冷卻面不均勻、熱負荷較高、風扇消耗功率較大和工作時噪聲大。

水冷發動機的優點是:冷卻效果好、冷卻均勻、工作可靠、不受環境影響、噪聲低,缺點是構造複雜、成本較高、故障率高及維修複雜。由於有風扇、水泵等耗能裝置,故功率損耗大。